铝合金焊接的引进与研究应用

文／丁启飞，赵毅，廖焕·珠海格力电器股份有限公司

当红指数：★★★★★

拍卖价格：2.3亿人民币

拍卖地点：2005年伦敦

拍品产地：景德镇

铝合金材料具有密度小、强重比高、耐腐蚀、维护费用低及可循环利用等诸多优点，已经被广泛地应用于航空航天、建筑结构、桥梁、轨道交通工具等各重要领域。铝合金材料已成为机组结构轻量化的首选金属材料。

项目背景

随着我司开始涉足交通领域，大巴空调、船用空调、智轨空调等产品相继面世（图1）。为满足客户的机组轻量化要求，智轨空调、大巴空调等项目均采用铝合金材料。此类机组结构件进行焊接连接，需开发铝合金焊接工艺来满足需求。

图1 涉及的交通工具类型

项目综述

根据人、机、料、法、环、测全流程分析，根据铝合金焊接行业龙头标准，焊接资质需具备：明确的焊接工艺方式；完善的工艺指导文件，包括工艺评定报告、通用工艺文件、焊接工艺规程、焊接作业指导书等；环境温度大于20℃，环境湿度不超过65%，风速不超过2m/s，待焊接零件不允许与含碳量高的金属材料进行直接接触，焊接时不允许与其他材料焊接共处同一工位。焊工需通过相应材料焊工考试，具备相应焊工资质；具备铝合金材料焊接功能的设备能力。

项目目标：建立铝合金钣金件焊接工艺指导；建立钣金分厂铝合金材料焊接能力；通过EN15085认证，具备轨道交通铝合金焊接资质；建立控温控湿的焊接车间，优化焊工焊接作业环境。

项目方案

项目方案从焊接工艺准备、厂房建设方案、设备选用方案、焊工技能培训等方面进行开展。

⑴焊接工艺准备。我厂未承接过铝合金材料零件焊接，无明确的涉及铝合金焊接的工艺指导方式，通过以下步骤形成工艺指导。

①解析EN15085相关标准，分离提取技术要求指标，形成通用工艺指导文件。

②完成铝合金焊接工艺评定样件制作，并完成相应工艺评定检验项目取得报告。

③根据工艺评定报告完成铝合金焊接工艺规程。

④依据通用工艺文件和工艺规程完成铝合金焊接作业指导书。

⑤依据EN15085检验要求完成焊缝检验作业指导书。

⑵焊接工艺分析及装备选型。

焊接工艺分析及装备选型见表1。

表1 焊接工艺分析及装备选型

钣金分厂配备焊接设备为松下YC-315TX氩弧焊机、松下YC-300WX氩弧焊机，米勒二氧化碳气体保护焊机和OTC二氧化碳气体保护焊机（图2），均不具备铝合金焊接能力。熔化极惰性气体保护焊（MIG）兼具良好的焊接质量控制、较为灵活的手工焊操作能力和相对较低的设备成本，可满足钣金铝合金零件焊接生产需求。

图2 钣金分厂配备焊接设备

⑶焊接房建设方案。目前生产环境为车间内开放式作业环境，温度湿度未受控，不符合铝合金焊接所需控温控湿作业环境。焊接区域未按零件材质划分，材料混杂，不符合铝合金焊接防杂质污染的焊接环境。

对分厂焊接区域进行全面改建（图3），建造全封闭式焊接厂房满足环境条件控制需求。

图3 焊接区域进行全面改建示意图

1)车间高4m，每跨52.5m2（7.5m×7m），建设面积共5跨262.5 m2。

2)湿度低于60%，温度高于20℃，风速小于2m/s。

3)粉尘浓度小于4mg/m3。

4)每个车间配备照明设备，光线明亮。

5)卷帘门采用塑料材质，具有一定的密封性能。

6)窗户高1.5m，宽3m，距离地表面1.2m。

7)车间配备空调、除湿机。焊接区废气治理系统收集装置下沿到工作台。

8)除尘设备。除尘设备废气治理系统需收集装置下沿到工作台，工位粉尘浓度小于4mg/m3；焊接废气的控制风速设计为0.5 m/s，单个工作台的罩口排风量预估为10000 m3/h。

9)除湿机。厂房要求湿度低于60%，综合考虑生产环境和除湿需求，拟选用CF3.8BDE，名义除湿量3.8kg/h。

10)空调器。厂房要求环境温度大于20℃ ，空调制冷量设计为84000Btu/h，额定功率25kW。拟选用FGR25/BNa-M。

⑷人员技能（图4）。经过现场测试，目前焊工对铝合金焊接技术没有完全掌握，焊缝成形直线度不良，高度、宽度差过大，焊接缺陷严重，不符合焊缝合格要求。焊工不具备铝合金材料焊接技术能力。

图4 焊接技能人员

选取钣金分厂焊工脱岗进行铝焊实操技术培训，取证项目见表2。对钣金分厂铝合金焊工进行标准知识培训，不定期对钣金分厂焊工进行EN15085标准方面培训，包括图纸标注、焊接方式、工艺要求等。

表2 钣金分厂焊工脱岗进行铝焊实操项目

建立持证焊工定期技能复审制度，以6个月为周期进行焊工技能复审，进行工作试样焊接与评审。评审项目参照ISO 9606-2焊工资格考试中要求项目进行。

结束语

通过采取上述措施，建立了铝合金钣金件焊接工艺指导，提升了钣金分厂铝合金材料焊接能力，并通过EN15085认证，获得轨道交通铝合金焊接资质，达到了预期目的。