一、前言
随着绿色制造理念和结构轻量化要求的推广 ，铝合金作为一种质量轻、耐腐蚀、经济效益好 ，再生利用率高的结构质料 ，被广泛的应用于汽车制造领域。特别是车辆载重的提高 ，发动机马力的加大 ，汽车对油箱的容积也在不停的加大。传统的钢制油箱已不能满足使用要求。铝合金油箱由于外貌钝化膜的抗腐蚀作用 ，不光使用寿命长 ，而且无需涂装 ，现已广泛应用于汽车油箱上。
但是与钢铁的质料相比 ，铝合金的熔焊性较差 ，容易泛起未熔合、气孔等焊接缺陷 ，给铝合金的油箱生产带来一定的困难。利来老牌国际官网app电气的DEX PM3000熔化极惰性气体脉冲�；ず� ，由于接纳全数字化软件控制 ，逆变频率到达180KHZ,焊接电弧稳定 ，对金属无氧化 ，且焊丝作为电极 ，具有熔覆效率高,焊接铝合金时可以接纳双脉冲 ，焊接变形小焊接成型好 ，同时由于接纳脉冲的强弱电流弧长调治 ，对焊接熔池外貌的氧化膜有阴极破碎作用 ，能够保证焊接的冶金质量 ，故脉冲气体�；ず冈诼梁辖鹩拖涫瞧毡榻幽傻暮附右�。
对于汽车铝合金油箱自动MIG焊接过程中 ，在油箱的顶部环焊缝上 ，容易泛起较严重的未熔合、气孔等质量问题 ，进行分析。通过生产跟踪及现场的工艺实验 ，确定了影响焊接质量的主要因素是自动焊专机的焊枪角度、强弱脉冲的弧长、占空比、频率的变化状态。在焊枪倾角小于30°或焊丝干伸凌驾20㎜时 ，容易泛起焊接缺陷。强弱脉冲及占空比不合适时焊缝容易焊穿或焊缝偏高等问题。在对焊接工艺参数及焊枪角度、设备结构做适当的调整革新后 ，焊接的铝合金油箱的一次合格率从75%提高到98%以上。
二、铝合金油箱的制造工艺及质量问题
铝合金油箱的方形结构 ，油箱主体由方形筒体和两个方形端盖组焊而成 ，外形尺寸为1100㎜×700㎜×700㎜ ，额定容量为500L ，箱体质料厚度2.5㎜ ，材质为5052铝镁合金板。方形筒体又铝合金通过辊压成型 ，然后焊接而成。筒体的对接焊缝 ，目前在自动化专机接纳MIG双脉冲工艺焊接 ，能够保证焊接质量。但是接纳相同的工艺 ，焊接油桶的方形端盖时 ，容易泛起未熔合气孔及焊楼工件等问题。如图一；油箱端盖及筒体环缝的一次合格率为75% ，不合格率25% ，不仅需要大量的氩弧补焊而且焊缝的成型及二次渗漏风险也非常高。
图 1 油箱端盖与筒体焊缝上的焊接质量问题
油箱端盖接纳辊压缩口工艺 ，成型完毕与油箱桶对接 ，缩口部门插入筒体内 ，形成环形的搭接接头�；沸魏阜旖幽伤龀遄远疢IG专机焊接 ，单层单道焊缝 ，两侧环缝同时同向施焊 ，具体焊接参数见表1。焊接过程中焊枪牢固 ，油箱随变位机转动 ，由于油箱为圆角方形结构 ，转动过程中 ，焊枪的倾角和电弧长度随时会发生变化 ，因此在焊接过程中。需要焊接操作人员及时熟练的人为调整焊枪角度及高度 ，以保证焊枪倾角和电弧长度在合适的范围内。
表 1 铝合金油箱环形焊缝的 MIG 脉冲焊接参数
| 接头形式 |
焊接电流A |
焊接电
压V
|
焊接速度mm/min |
弱脉冲电流 % |
弱脉冲弧长 |
占空比% |
频率
HZ
|
| 搭接 |
80 |
17.5 |
60 |
40% |
0 |
50% |
1.5 |
备注；接纳1.2㎜焊丝 ，材质ER5356 铝镁 ，�；て�99.99%Ar
三、铝合金油箱的工艺分析
1、在油箱筒体与端盖焊接前 ，端盖经过辊压缩口成型。辊压成型后 ，端盖缩口处的成型褶皱集中漫衍端盖圆四周 ，在与直筒体对接装配后 ，圆角四周的装配间隙最大。但经过生产跟踪 ，成型褶皱一般泛起在内缩口部门 ，对装配间隙影响有限 ，且最大装配间隙不凌驾2㎜经过工艺验证 ， 2 mm 以下的间隙量对焊接质量影响不大。 即端盖与筒体的装配间隙控制在 2 mm以内时 ， 辊压成形褶皱不是造成目前焊缝缺陷的主要原因。燃油箱筒体与端盖装配毕后将被装夹牢固在自动焊专机的变位器上。 开始焊接前 ， 操作人员一般用纱布蘸无水乙醇将待焊区擦拭一遍 ， 目的是去除待焊区的油污。 但焊接开始时并不能保证无水乙醇已完全挥发 ， 特别是流进装配间隙中的乙醇 ， 一旦有残留 ， 很容易使焊缝发生气孔。因此焊接前用无水乙醇待焊区能否改善焊接质量值得质疑。虽然制造燃油箱的铝合金板材外貌有一层塑料�；つけ；� ， 但在制造过程中�；つひ哑扑� ，油箱焊接装配前会将这层膜揭除 ，即铝合金外貌在焊接前已有差异水平的氧化和污染。 油箱环形焊缝施焊前 ， 并没有对环缝待焊区及环缝与筒体直缝交叠处进行机械清理 ， 而筒体直缝的两端部余高较大 ，或存在弧坑及较厚的氧化皮 ， 这些倒霉因素会影响环缝的焊接质量。油箱的自动焊过程中 ，由于焊接专机的焊枪机构和变位器分立 ， 二者的运动不相关 ， 加上油箱的方形结构特点 ， 使油箱随变位器作匀速旋转时 ， 油箱与焊枪接触处的线速度、 周半径和法线在时刻变换 ， 即实际的焊接速度、 焊丝伸出长度 （干伸长） 及焊枪倾角 （焊丝与工件接触处切线的夹角） 在时刻变换中。 这些不确定的工艺参数必将影响焊接质量。 为了降低这些不确定工艺参数的影响 ， 焊接过程中由操作人员手工实时调整焊枪高度和倾角 ， 这就会失去自动焊的优势。
2、焊接参数分析
主要焊接参数中 ，除表 1 给出的参数外 ，还有焊枪倾角、 焊丝干伸长等参数值没有确定。 凭据目前生产燃油箱所使用的自动 MIG 焊专机结构来看 ， 焊枪是牢固的 ， 其姿态事先已设置好 ， 与工件的运动无关 ， 可推断出焊枪倾角 α、 焊丝干伸长 l 和焊接线速度 v 随工件 （燃油箱） 的运动会呈周期性变化 ， 简化后的示意图如图 2 所示。当焊接变位器带着装夹好的待焊油箱 ， 从位置 P经 P′转动至 P" 的过程中 ， 焊丝与油箱的接触点会由点 A 经点 B 再移动至点 C。 这个过程中 ，焊丝干伸长 l 会先变短后变长 ，而焊枪倾角 α 相应地先变大后变小 （α→α′→α"） ， 焊接线速度 v也会变化。 考虑到实际油箱截面形状并非严格的方形 ， 而是四个直边稍有突出的 “鼓形” ，所以截面边线上各点到中心的距离差没有示意图中那么大 ， 即焊接速度 v 的变化有限。 焊接过程中 ，焊枪倾角 α 和干伸长 l 的变化较大 ，�；て湍岩缘酱锉；ばЧ� ，对焊接质量的影响也就大.
为了验证铝合金燃油箱焊接过程 中各项不确定工艺参数对焊接质量的影响 ， 进行了一系列工艺试验 ， 结果证明 ， 当焊丝与油箱的接触点位于方形油箱直边中心位置四周时 （见图 2 中 P" 位置） ， 焊枪倾角 α 将小于 30° ， 焊丝干伸长 l 凌驾20 mm ， 泛起未熔合或气孔的概率凌驾 50%。 而铝 合 金 MIG 焊 合 适 的 工 艺 参 数 中 ， α 是 75°～80° ， l 是 12～18 mm[8-11]。 所以 ， 未熔合与气孔往往泛起在焊枪越过油箱圆角行至直边中心的过程中 ， 该处也是焊接操作人员人为干预焊枪姿态的位置。
三、设备革新与工艺调整
凭据以上分析 ， 该铝合金油箱的整个焊接生产过程中 ， 工艺上存在诸多不合理之处 ， 因此对工艺进行适当的调整 ， 对自动焊设备进行合理的革新。
（1） 要排除不确定工艺参数对焊接质量的影响 ， 就要革新目前的焊接设备。 最好的措施是引进焊接机器人事情站 ， 但考虑到经济性和企业生产规模 ， 可针对目前设备的焊枪机构进行革新。将原来牢固的焊枪 ， 牢固在一个能上下移动的从动杆上 ， 从动杆的下端装有一对可以转动的仿形轮子 ， 轮子跨坐在环形待焊区边线上 ， 随油箱的转动而转动 ， 同时推动从动杆上下移动。 革新后焊枪与油箱运动关联示意如图 3 所示 ， 焊枪机构经过革新后 ， 待焊油箱自位置 P 转动至位置 P′的过程中 ， 牢固焊枪的从动杆在油箱外廓的推动下能自由上下伸缩 ， 焊枪机构整体随着移动 ， 整个过程中焊丝干伸长 l 和焊枪倾角 α 均不会发生变化。 即焊枪机构经过革新后 ， 焊枪倾角 α 和干伸长 l 两个焊接参数可以确定了。
（2） 除了加强焊材库存管控和防潮外 ， 还需调整工序。 成形完毕的油箱端盖在装配到筒体前 ， 就用无水乙醇将端盖的待焊区及缩口边一并擦拭 ， 除去油污。 待无水乙醇彻底挥发后再进行装配。 施焊前看待焊区进行机械清理。 需用砂纸打磨筒体直缝的两端部 ， 保证环缝与直缝交叠处的焊缝余高不至过大 ， 减小其对焊丝干伸长和�；て鞯挠跋� ， 然后整体打磨一遍环形焊缝的待焊区 ，最后用毛刷扫除磨屑和灰尘。然后再执行焊接
四、结语
经过工艺和设备革新 ， 该铝合金油箱焊接质量和生产效率均得到了大幅提高。 解决了批量泛起未熔合和气孔的焊接质量问题 ， 一次焊接合格率从 75%以上提高到98%以上。 生产效率得到大幅度提高 ， 原来一台自动焊专机由的两名焊接人员操作 ， 革新后一名焊接人员可以操作两台自动焊专机。
