铝合金薄板焊接变形预防措施
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• 有人通过铝台金薄板激光单光点和双光点 焊接两种焊接工艺进行比较发现，与激光 单光点焊接相比，激光双光点焊接铝合金 可以明显改善焊缝质量。填加焊丝可以改 善激光单光点焊接铝合金焊缝的表面质量 但将增大焊缝产生大气孔的倾向。
3.铝合金薄板的激光焊
• 有人提出利用多光路系统对薄板进行激光焊接 可以提高激光焊接质量，得到质量优良的焊缝。 有人对5A02铝合金薄板的激光焊焊接接头力学 性能进行了研究，结果表明激光焊焊缝力学性 能仅能达到母材的60％左右。 • 激光焊接对接头间隙要求严格，焊接铝合金时 过程不稳定，容易造成焊接缺陷，铝合金薄板 的激光焊焊接接头强度低，焊接缺陷多，不能 满足高速列车行业对焊缝质量的要求，难以在 高速列车行业应用。
3.铝合金薄板的激光焊
• 激光焊是一种先进的焊接方法，具有能量 集中、焊接变形小，焊缝质量优良和生产 效率高等优点。有人通过对激光填丝焊和 激光焊未添丝进行薄板焊接对比试验发现， 激光填丝焊接工艺参数对5A06铝合金焊接 的影响，送丝方式、光丝间距和焊接热输 入是影响焊缝成形的主要因素。
3.铝合金薄板的激光焊
Fra Baidu bibliotek 4.铝合金薄板搅拌摩擦焊接
• 有人对5052铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺也 进行了研究，取得了很好的焊接效果。搅 拌摩擦焊在铝合金薄板的焊接中较其他传 统焊接方法体现出明显的优势，是今后高 速列车用大幅铝合金薄板焊接的发展趋势 之一。
二、铝合金薄板焊接变形产生原因
• 1.焊接热量与焊接变形的关系 • 焊接是一个金属熔化和再结晶的冶金过程，焊 接过程中，容易误认为金属受热膨胀导致焊接 变形，但金属的均匀膨胀和冷却不能形成焊接 变形，焊接热量的输入只是导致焊接变形的外 部条件，但不是焊接变形的直接原因。 • 2.热膨胀受阻和冷却受阻会导致应力和变形的 产生 • 3.焊接的不均匀受热是导致应力和焊接变形产 生的主要原因
1.焊接顺序
• 如果在可能的情况下，将连续焊改成分段 焊，并适当地改变焊接方向，以使局部焊 缝造成的变形适当减小或相互抵消，以达 到减小总体变形的目的。在采用分段焊后， 由于接头增多，应特别注意焊缝接头的质 量。
2.反变形法
• 根据生产实践中已经发生焊接变形的规律， 预先把焊件人为地制成一个变形，使其与 焊后发生的变形方向相反而大小相近，以 达到变形抵消的目的。
• 采用整体式底板并做均匀预热，随焊激冷 能够造成一定的温差拉伸，减小焊接变形 的效果明显提高；采用分体式底板并进行 静态温差拉伸，能够造成显著的马鞍形温 度场，有效地降低了焊接残余应力和变形， 适当提高预热峰值，温差增大，控制焊接 变形的效果提高。
四、参考文献
• • • • 1. 6061-T6铝合金薄板的搅拌摩擦焊接； 2.薄板铝合金激光填丝焊组织性能分析； 3.薄壁铝合金搅拌摩擦焊焊接应力变形与控制； 4.车用5A02铝合金薄板激光焊接性及接头力学 性能研究； • 5.动态控制低应力无变形搅拌摩擦焊技术； • 6.弧长控制对铝合金双脉冲MIG焊的影响； • 7.夹具约束对铝合金薄板焊接变形的影响；
四、参考文献
• 8.铝合金薄板激光焊接工艺及YAG激光器多 光路系统设计； • 9.铝合金薄板脉冲MIG焊技术； • 10.铝合金变极性TIG/PAW焊接技术及其应用； • 11.温差拉伸控制铝合金薄板的焊接变形。
谢谢！
4.铝合金薄板搅拌摩擦焊接
• 搅拌摩擦焊是一种新型固相焊接技术。铝 合金搅拌摩擦焊接接头可以避免产生气孔 和凝固裂纹等熔化焊中的常见缺陷，焊接 变形小，接头强度高。由于搅拌摩擦焊在 轻金属连接中的优势，近年来成为工程研 究的焦点。
4.铝合金薄板搅拌摩擦焊接
• 有人对1.4mm的LF21铝合金薄板进行搅拌摩 擦焊焊接实验，焊接强度达到母材的78-83 ％。有人对于lmm厚度6061-T6铝合金的搅 拌摩擦焊工艺展开了相关研究，在优化焊 接工艺参数下，接头的抗拉强度可以达到 母材的103％。
3.刚性固定法
• 使用工装将焊件固定，使焊件在非自由状 态下焊接，完成后再将其放开，这时焊件 的变形较其在自由状态下焊接时的变形小， 缺点是这种焊接方式产生的应力较大。
4.散热法
• 散热法即强迫冷却法，是把焊接产生的大 量热量迅速散走，使焊缝附近金属受热区 域大大减小，以达到减小变形的目的。
5.温差拉伸控制法
铝合金薄板焊接变形预防措施
2015-04-16
一、铝合金薄板焊接研究现状
• 铝合金薄壁焊接结构因重量轻、耐腐蚀、
加工性能优异、易于连接而在高速列车车
体大量应用。但由于铝合金的热膨胀系数
大、弹性模量小，焊接变形问题相当突出，
严重影响结构的制造精度和使用性能。
一、铝合金薄板焊接研究现状
• 铝合金车体用薄板自身拘束度小，再加上
2.铝合金薄板的MIG焊
• 目前，国内高速列车厂家大量采用MIG焊接方 法对铝合金车体进行焊接。有人对2mm厚的 5052铝合金薄板的MIG焊技术进行研究，通过 优化焊接工艺参数，解决了铝合金薄板焊接过 程中容易出现的气孔和焊缝成形不良等难题， 生产效率是TIG焊的2倍多，焊接质量达到了国 际先进水平。还有人对2.5mm厚的1060铝合金 薄板进行双脉冲MIG焊实验，提出应使低能脉 冲阶段弧长修正值要略高于高能脉冲阶段值， 才能获得良好的焊缝。
三、铝合金薄板焊接变形预防措施
• 控制焊接变形，可在设计部件结构时就考 虑，如在保证结构有足够强度的前提下， 适当采用部分冲压结构来代替焊接结构， 以减少焊缝的数量和尺寸；尽量使焊缝对 称布置，以使焊接时产生均匀的变形，防 止弯曲变形。在生产实践中，控制变形的 措施主要有以下几种：
1.焊接顺序
• 对称焊接是用来克服或减小由于先焊的焊 缝在焊件刚性较小时造成的变形。先焊接 焊缝少的一侧，后焊接焊缝多的一侧，使 后焊缝的变形足以抵消前焊缝的变形，以 使总体变形减小。对于较长的焊缝，如果 采用连续的直线焊接，将会引起较大的变 形，这除了焊接方向因素之外，焊缝受到 长时间加热也是一个主要原因。
铝合金热膨胀系数较大，传统的热输入量
较大的焊接方法容易出现熔池下塌或烧穿，
容易产生难以矫正的波浪变形。
1.铝合金薄板的TIG焊
• TIG焊接在铝合金焊接方面应用较多，技术 成熟的一种焊接方法。有研究通过手工TIG、 自动TIG、脉冲TIG自动焊三种焊接方法的对 比试验发现，针对铝合金薄板长焊缝焊接 脉冲TIG自动焊较为理想，焊缝接头性能良 好，生产效率较手工焊提高了三倍多。为 了有效地清除铝合金表面的氧化膜，减少 钨极的烧损，焊接薄板铝合金常采用交流 TIG焊的方法。
3.铝合金薄板的激光焊
• 有人提出利用多光路系统对薄板进行激光焊接 可以提高激光焊接质量，得到质量优良的焊缝。 有人对5A02铝合金薄板的激光焊焊接接头力学 性能进行了研究，结果表明激光焊焊缝力学性 能仅能达到母材的60％左右。 • 激光焊接对接头间隙要求严格，焊接铝合金时 过程不稳定，容易造成焊接缺陷，铝合金薄板 的激光焊焊接接头强度低，焊接缺陷多，不能 满足高速列车行业对焊缝质量的要求，难以在 高速列车行业应用。
3.铝合金薄板的激光焊
• 激光焊是一种先进的焊接方法，具有能量 集中、焊接变形小，焊缝质量优良和生产 效率高等优点。有人通过对激光填丝焊和 激光焊未添丝进行薄板焊接对比试验发现， 激光填丝焊接工艺参数对5A06铝合金焊接 的影响，送丝方式、光丝间距和焊接热输 入是影响焊缝成形的主要因素。
3.铝合金薄板的激光焊
Fra Baidu bibliotek 4.铝合金薄板搅拌摩擦焊接
• 有人对5052铝合金薄板搅拌摩擦焊工艺也 进行了研究，取得了很好的焊接效果。搅 拌摩擦焊在铝合金薄板的焊接中较其他传 统焊接方法体现出明显的优势，是今后高 速列车用大幅铝合金薄板焊接的发展趋势 之一。
二、铝合金薄板焊接变形产生原因
• 1.焊接热量与焊接变形的关系 • 焊接是一个金属熔化和再结晶的冶金过程，焊 接过程中，容易误认为金属受热膨胀导致焊接 变形，但金属的均匀膨胀和冷却不能形成焊接 变形，焊接热量的输入只是导致焊接变形的外 部条件，但不是焊接变形的直接原因。 • 2.热膨胀受阻和冷却受阻会导致应力和变形的 产生 • 3.焊接的不均匀受热是导致应力和焊接变形产 生的主要原因
1.焊接顺序
• 如果在可能的情况下，将连续焊改成分段 焊，并适当地改变焊接方向，以使局部焊 缝造成的变形适当减小或相互抵消，以达 到减小总体变形的目的。在采用分段焊后， 由于接头增多，应特别注意焊缝接头的质 量。
2.反变形法
• 根据生产实践中已经发生焊接变形的规律， 预先把焊件人为地制成一个变形，使其与 焊后发生的变形方向相反而大小相近，以 达到变形抵消的目的。
• 采用整体式底板并做均匀预热，随焊激冷 能够造成一定的温差拉伸，减小焊接变形 的效果明显提高；采用分体式底板并进行 静态温差拉伸，能够造成显著的马鞍形温 度场，有效地降低了焊接残余应力和变形， 适当提高预热峰值，温差增大，控制焊接 变形的效果提高。
四、参考文献
• • • • 1. 6061-T6铝合金薄板的搅拌摩擦焊接； 2.薄板铝合金激光填丝焊组织性能分析； 3.薄壁铝合金搅拌摩擦焊焊接应力变形与控制； 4.车用5A02铝合金薄板激光焊接性及接头力学 性能研究； • 5.动态控制低应力无变形搅拌摩擦焊技术； • 6.弧长控制对铝合金双脉冲MIG焊的影响； • 7.夹具约束对铝合金薄板焊接变形的影响；
四、参考文献
• 8.铝合金薄板激光焊接工艺及YAG激光器多 光路系统设计； • 9.铝合金薄板脉冲MIG焊技术； • 10.铝合金变极性TIG/PAW焊接技术及其应用； • 11.温差拉伸控制铝合金薄板的焊接变形。
谢谢！
4.铝合金薄板搅拌摩擦焊接
• 搅拌摩擦焊是一种新型固相焊接技术。铝 合金搅拌摩擦焊接接头可以避免产生气孔 和凝固裂纹等熔化焊中的常见缺陷，焊接 变形小，接头强度高。由于搅拌摩擦焊在 轻金属连接中的优势，近年来成为工程研 究的焦点。
4.铝合金薄板搅拌摩擦焊接
• 有人对1.4mm的LF21铝合金薄板进行搅拌摩 擦焊焊接实验，焊接强度达到母材的78-83 ％。有人对于lmm厚度6061-T6铝合金的搅 拌摩擦焊工艺展开了相关研究，在优化焊 接工艺参数下，接头的抗拉强度可以达到 母材的103％。
3.刚性固定法
• 使用工装将焊件固定，使焊件在非自由状 态下焊接，完成后再将其放开，这时焊件 的变形较其在自由状态下焊接时的变形小， 缺点是这种焊接方式产生的应力较大。
4.散热法
• 散热法即强迫冷却法，是把焊接产生的大 量热量迅速散走，使焊缝附近金属受热区 域大大减小，以达到减小变形的目的。
5.温差拉伸控制法
铝合金薄板焊接变形预防措施
2015-04-16
一、铝合金薄板焊接研究现状
• 铝合金薄壁焊接结构因重量轻、耐腐蚀、
加工性能优异、易于连接而在高速列车车
体大量应用。但由于铝合金的热膨胀系数
大、弹性模量小，焊接变形问题相当突出，
严重影响结构的制造精度和使用性能。
一、铝合金薄板焊接研究现状
• 铝合金车体用薄板自身拘束度小，再加上
2.铝合金薄板的MIG焊
• 目前，国内高速列车厂家大量采用MIG焊接方 法对铝合金车体进行焊接。有人对2mm厚的 5052铝合金薄板的MIG焊技术进行研究，通过 优化焊接工艺参数，解决了铝合金薄板焊接过 程中容易出现的气孔和焊缝成形不良等难题， 生产效率是TIG焊的2倍多，焊接质量达到了国 际先进水平。还有人对2.5mm厚的1060铝合金 薄板进行双脉冲MIG焊实验，提出应使低能脉 冲阶段弧长修正值要略高于高能脉冲阶段值， 才能获得良好的焊缝。
三、铝合金薄板焊接变形预防措施
• 控制焊接变形，可在设计部件结构时就考 虑，如在保证结构有足够强度的前提下， 适当采用部分冲压结构来代替焊接结构， 以减少焊缝的数量和尺寸；尽量使焊缝对 称布置，以使焊接时产生均匀的变形，防 止弯曲变形。在生产实践中，控制变形的 措施主要有以下几种：
1.焊接顺序
• 对称焊接是用来克服或减小由于先焊的焊 缝在焊件刚性较小时造成的变形。先焊接 焊缝少的一侧，后焊接焊缝多的一侧，使 后焊缝的变形足以抵消前焊缝的变形，以 使总体变形减小。对于较长的焊缝，如果 采用连续的直线焊接，将会引起较大的变 形，这除了焊接方向因素之外，焊缝受到 长时间加热也是一个主要原因。
铝合金热膨胀系数较大，传统的热输入量
较大的焊接方法容易出现熔池下塌或烧穿，
容易产生难以矫正的波浪变形。
1.铝合金薄板的TIG焊
• TIG焊接在铝合金焊接方面应用较多，技术 成熟的一种焊接方法。有研究通过手工TIG、 自动TIG、脉冲TIG自动焊三种焊接方法的对 比试验发现，针对铝合金薄板长焊缝焊接 脉冲TIG自动焊较为理想，焊缝接头性能良 好，生产效率较手工焊提高了三倍多。为 了有效地清除铝合金表面的氧化膜，减少 钨极的烧损，焊接薄板铝合金常采用交流 TIG焊的方法。