張友龍 袁文強 芮凱 朱成燕

摘 要：隨著重型卡車對輕量化的要求越來越高，鋁合金材料在重卡底盤上的應用也越來越廣泛，鋁合金燃油箱作為重卡底盤的典型輕量化部件，在批量生產過程中存在焊接氣孔、裂縫、未熔合等缺陷，通過對焊縫焊接缺陷、焊縫特征的分析對鋁合金油箱焊接缺陷產生原因進行論述并提出預防措施。

關鍵詞：鋁合金燃油箱；焊接；控制措施

中圖分類號：U466 文獻標識碼：B 文章編號：1671-7988（2018）12-129-03

Abstract： With the increasing demand for light weight of heavy trucks， the application of aluminum alloy on heavy truck chassis is more and more extensive. As a typical lightweight component of heavy truck chassis， aluminum alloy fuel tank has defects such as porosity， cracks， and incomplete fusion in batch production.Through the analysis of weld defects and weld characteristics， the causes of welding defects of aluminum alloy fuel tanks are discussed and preventive measures are put forward.

Keywords： Aluminum alloy fuel tank； welding； control measures

CLC NO.： U466 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）12-129-03

1 鋁合金油箱概述

鋁合金燃油箱具有重量輕、外表美觀、耐腐蝕性好、制造環(huán)保、清潔度高等優(yōu)點。隨著重卡市場對底盤輕量化要求的提高，諸如鋁合金燃油箱等輕量化零部件的應用也越來越廣泛。

鋁合金燃油箱主要由端蓋、隔板、本體、加油管等零件組成（如圖1），通常本體與端蓋之間通過焊接結構連接（如2），隔板與本體之間采用點焊、角焊或卡鎖連接（如圖3）。

鋁合金燃油箱焊接通常采用MIG焊（融化極惰性氣體保護焊）或TIG焊（鎢極惰性氣體保護焊）。MIG焊和TIG焊均采用氬氣作為保護氣體，保證焊接時金屬不被氧化。因TIG焊接鎢極的費用較高，目前鋁合金燃油箱多采用MIG焊接。

2 鋁合金燃油箱焊接常見缺陷產生原因及預防措施

鋁合金燃油箱焊縫主要集中在：1）端蓋與本體連接處（如圖2）；2）本體自身連接處（如圖4）；3）底部放油塞處（如圖5）。端蓋與本體連接處焊縫為環(huán)焊縫其主要特征為：1）焊縫較長（一般超過1000mm）；2）為封閉式焊縫；3）焊接形狀不規(guī)則，且受制造誤差影響較大。本體連接處焊縫為直焊縫其主要特征為：1）焊縫平直長；2）焊縫與環(huán)焊縫有兩處交叉。放油塞處焊縫同樣為環(huán)焊縫其主要特征為：1）焊縫較短（一般為60mm）；2）為封閉式焊縫；3）焊接形狀為圓形。

由于端蓋環(huán)焊焊接形狀的不規(guī)則性及本體直焊縫存在的焊縫交叉，鋁合金燃油箱焊接缺陷主要出現在端蓋環(huán)焊縫處及本體直焊縫與端蓋環(huán)焊縫交叉處。檢測本體直焊焊縫缺陷處殘余應力（圖6）焊縫交叉補焊處存在拉應力，相鄰未補焊處存在壓應力（表1），均由不均勻溫度造成。對端蓋環(huán)焊縫及本體直焊縫缺陷處進行斷面放大（見圖7），焊縫缺陷可以分為：裂紋、未焊透或未融合、氣孔。

鋁合金燃油箱焊接氣孔（如圖7（b））是焊接時熔池中氣體未在金屬凝固前逸出，殘存在焊縫中形成的空穴。氣體可以是從外界吸收的，也可能是焊接過程中反應生成的。氣孔會造成焊縫強度降低，在車輛運行振動過程中引起燃油箱焊縫處滲油。焊縫產生氣孔的原因有：1）氬氣不純，造成母材表面的灰塵及其他雜質氧化生成氣孔；2）焊絲及母材表面存在油污或水，焊接時蒸發(fā)形成氣孔；3）空氣濕度過大、焊絲長度過長及焊槍距焊件距離過大等。為防止鋁合金燃油箱焊接氣孔的產生，在焊接前應嚴格按照規(guī)定清理油箱表面油污及其他雜質，對焊接氬氣、焊絲品質進行嚴格把關，嚴格控制焊接的環(huán)境濕度、粉塵，并保證適當的焊絲長度和焊槍與焊件間距離，在調整焊接參數后應重新進行試焊，合格后再進行焊接。

鋁合金燃油箱焊接裂紋（如圖7（c）（f））是在焊縫金屬結晶的過程中產生的，通過焊接缺陷斷面圖可以看出，鋁合金油箱焊接裂紋多為微觀裂紋，但此類裂紋同樣會造成焊縫強度降低，尤其是縱向裂紋在整車振動情況下容易發(fā)展為貫穿裂紋導致油箱滲油。形成焊接裂紋的主要原因有：1）焊縫補焊時未對原焊縫進行處理；2）焊接參數不當，造成焊絲與母材之間出現裂縫；3）焊接人員操作不當，焊件間隙不合理等。由于端蓋環(huán)焊及本體直焊縫交叉處焊縫的特征鋁合金燃油箱焊接裂縫主要的原因為焊縫補焊（如圖8）時未對原焊縫進行處理，造成焊接裂紋，后期發(fā)展為貫穿裂紋后導致油箱滲油。

通過對控制本體與端蓋組對間隙、增加本體直焊縫引弧板、調整焊接參數等措施降低本體直焊縫及端蓋環(huán)焊縫的補焊率，從而減少焊接裂紋的產生。

未熔合（如圖9）指焊接母材和焊絲或焊道金屬間未完全熔化結合。主要為未對母材進行焊前處理或焊接電流過小、焊接速度太快造成，也有可能是焊件間隙不合理造成。鋁合金燃油箱焊縫未熔合主要原因為焊件間隙不合理，造成焊接時焊道金屬未能完全融合多發(fā)生在端蓋環(huán)焊處。通過控制本體與端蓋組隊間隙、調整焊接參數等措施可以大大減少端蓋環(huán)焊處的焊接未熔合缺陷。

3 結束語

鋁合金燃油箱的焊接受焊縫長、焊接形狀不規(guī)則、焊縫交叉等影響，造成后期失效的焊接缺陷主要為補焊造成其原因可以歸結為端蓋與本體組隊間隙不均勻造成焊接缺陷，在后期人工補焊時未采取有效的焊前清理。加之人工補焊對焊工水平依賴較大，在大規(guī)模生產時容易產生焊接缺陷。目前各鋁合金燃油箱廠家均采用自動焊機進行焊接，焊接形狀差異通過焊接進行自動補償，解決了因焊接形狀不規(guī)則造成的焊接缺陷問題。在本體折彎、端蓋沖壓、組隊等方面均實現自動化，解決了端蓋與本體組隊間隙不均勻造成的焊接缺陷。同時通過適當調整焊接參數，增加引弧板的方式解決了焊縫交叉造成的焊接缺陷。通過上述改進措施，基本實現了鋁合金燃油箱生產的自動化，不僅保證了鋁合金燃油箱產品的單件質量同時提高了產品的一致性。

參考文獻

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