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5AO6铝合金MIG焊接工艺研究

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表 3 5A06(5 mm)MIG 焊焊接工艺规范
焊接 焊接 焊接 氩气 送丝 焊接 焊枪 焊嘴离 电压 电流 速度 流量 速度 间隙 倾斜角工件距离 U／V I／A v／cm·min－1Q／L·min－1 v／m·min－1 ／mm ／(°) ／mm
21 140 65
15
6 2 75 5～12
2 试验结果及分析
制焊接速度或者送丝速度来控制焊缝成形。由于采
用高频脉冲 MIG 焊，利用高频脉冲电流的电磁收
缩效应提高了电弧的稳定性和挺直性，并增强了能
量密度。其占空比、频率等分别可调，可精确控制电
弧能量及其分布，易获得均匀的熔深和均匀焊透的
焊缝根部；由于采用波形稳定的脉冲电流，可获得
稳定的电弧线能量输入；间歇时间的存在将明显减
1．2
横向收缩 2 mm 对接 208＋280＋2 560．7
1．3
量引起的气孔危害，铝合金比钢的焊缝要严重得多。 氢之所以能使焊缝形成气孔，主要是因为氢在铝合 金中的溶解度会发生突变。在平衡状态，氢在铝及铝 合金中的溶解度在凝固点时可以从 0．69 ml／100 g 突 降到 0．036 ml／100 g。而且，铝的导热性很强，在相同 工艺条件下，铝熔合区的冷却速度为钢的 4～7 倍，不 利于气泡的逸出，更容易形成气孔。
0．05 4．50 0．05
0．06 0．05
0．25 0．40 0．10 ～ ～ ～ 0．10 ～ ～ 其余
0．20 5．50 0．20
0．20 0．15
1．3 焊接设备及工艺
采用 MIGATRONIC 公司的 Sigma400 焊机，配
焊接工艺
赵 征等：5A06 铝合金 MIG 焊接工艺研究
第1期
就要提高焊丝熔化速度，即加大焊接电流，结果将
会出现烧穿及熔池下塌现象。而焊接电流小，焊缝熔
深浅，焊缝不饱满，外观不合格。所以，工艺参数的相
互匹配成为影响焊缝成形的重要因素[5]。
由于焊缝成形对工艺参数的变化非常敏感，所
以必须严格控制过程中的线能量输入。焊接过程中
控制线能量通常可选择采用电弧稳定的电源，并控
整焊机的脉冲比例和操作机的行走速度，最终可以
获得成形稳定美观的焊缝。
2．3 焊接过程中变形量的统计试验
焊接应力与变形的产生机理是：焊接过程中的
·72· Electric Welding Machine
点状热源加热，在被焊工件中造成了热源附近温度 很高、远离热源的区域温度较低的不均匀温度场。 当焊缝金属降温收缩时，由于受到临近母材的限 制 ，焊缝中拉应力随收缩量的增加而上升，最终达 到材料的屈服极限(由于这时温度较高，屈服极限 较低)，焊缝区金属屈服变形，应力值维持一个较低 的水平。但只是超过屈服极限的那部分应力可以 通过这种调整而得以释放。当焊缝区降至室温时， 仍受到母材的完全拘束而不能运动，其中就将残 留接近屈服强度的拉应力，相应的在工件中远离焊 缝的区域就会残留与之平衡的压应力。由于试验 过程中工件受结构形式的约束较小，残余应力可以 通过引起工件的形变而得以释放，焊接残余变形 产生了较大的焊接收缩。另外，近缝区母材的收 缩 也有增 大残余变形的趋势。试验结果表明，焊接间 隙对焊缝反面成形影响较大。间隙过小，焊缝反面 成形不佳。通过工艺试验，认为 2 mm 间隙较为合适。 在 2 mm 焊接间隙、5 mm 厚度的材料 MIG 焊接条 件下，纵向焊接收缩量大约为 0．3 mm／m，横向收缩 量为 1．5 mm。
第 41 卷 第 1 期 2011 年 1 月
Electric Welding Machine
5A06 铝合金 MIG 焊接工艺研究
Vol．41 No．1 Jan．2011
赵 征，苏生华，杨 靖
(航天科工集团二院 210 所，陕西 西安 710065) 摘要：采用脉冲 MIG 焊，通过对焊前准备、焊接方法、焊接材料、焊接规范等方面进行的试验和分析，
specialties of welding material selection，pre-welding preparations，welding parameters' regulation．The results show that the designed process can meet the specifications of aluminum alloy 5A06－H112．
接电流减小时，焊丝熔化系数增加，焊缝熔深明显
减小。当焊机脉冲比例调整，使用焊丝为正极的脉冲
MIG 焊(DCEP PMIG)时，焊缝熔深最大，焊丝熔化
系数最小，熔敷速度最小。
对于铝焊丝，通常在一个脉冲周期内
乙v(t)dt
v＝ T ≈(vpTp＋vbTb)f
(1)
式中 v 为送丝速度；v(t)为瞬时熔化率；vp 为峰值 熔化率；vb 为基值熔化率；f 为脉冲频率；Tp 为峰值 时间；Tb 为基值时间。显然，焊接电流脉冲占空比对 于维持稳定的焊接电弧具有显著的影响[6－7]。通过调
收 稿 日 期 ：2010－08－18 作者简介：赵 征(1972—)，男，陕西人，高级工程师，硕士，主
要从事焊接材料、焊接变形控制方面的研究工作。
·70· Electric Welding Machine
1 焊接试验
试验采用基体材料为 Al－Mg 系的 5A06 铝合
金，材料状态为 H112，试板厚度 5 mm；焊接填充材
其次，由于 MIG 焊采用焊丝作为焊接电极和填 充金属，可采用高密度电流，母材熔深大，熔敷速度 快，易于实现自动化，而且其焊缝的疲劳强度明显 优于 TIG 焊接头。但是，TIG 焊时，主要是熔池金属 表面与气体氢反应；而 MIG 焊时，焊丝以细小熔滴 形式过渡，弧柱温度高，熔滴比表面积很大，熔滴金 属显然更易吸附氢。同时，MIG 焊熔池较一般 TIG 焊深，又不利于气泡的溢出。所以在相同条件下，MIG 焊气孔倾向较 TIG 焊大。测试结果表明，在 MIG 焊 焊缝中，大多存在一定数量的气孔。但当工艺规范较 为合理时，由于焊接速度较快，铝合金的冷却速度也 较快，在快速冷却时，大量分布于细小枝晶之间的 气泡不能像晶体生长得那么快，也不能产生足够的 浮力逸出熔池，这样孤立的小气泡就陷于晶体中作 为细小的气孔被保留下来。但焊缝仍具有较好的内 部质量。
小对焊件的热输入，增长熔池冷却时间，减小焊件上
的热积累，提高焊缝抗烧穿和熔池保持能力，减小焊
接热影响区和焊件的变形。所以，设备能力保证了能
够通过控制焊接速度来控制焊缝成形。
试验证实，为获得稳定的焊接过程，送丝速度
必须与熔化速度相匹配。低的送丝速度可能引起电
弧回烧；高的送丝速度会造成短路，引起飞溅。而焊
名义 0．40 0．40 0．10 0．5～0．8 5．8～6．8 0．20 0．02～0．10 其余
实测 0．06 0．18 0．02 0．59 6．49 0．01 0．03 其余
1．2 填充材料
填充材料选用 ER5356 焊丝，化成分见表 2。表 2 ER5356 填充材料化学成分
％
w(Si) w(Fe) w(Cu) w(Mn) w(Mg) w(Cr) w(Zn) w(Ti) w(其他) w(Al)
确定了 5A06－H112 铝合金板(δ ＝5 mm)拼焊工艺规范。结果表明，合理的焊接工艺规范能够有效控制焊
缝的成形和焊接气孔的产生。
关键词：5A06－H112 铝合金；脉冲 MIG；焊接工艺
中图分类号：TG457．1
文献标识码：A
文章编号：10 01－2303(2011)01－0070－03
Study on MIG welding process of 5A06 aluminum alloy
Electric Welding Machine ·71·
焊接工艺
第 41 卷
2．2 焊接规范对焊缝成形的影响
焊接过程中，在形成适量母材熔化量的条件下，
提高熔敷速度可以提高焊接速度，避免出现烧穿、
熔池下塌现象。MIG 焊是高效率的焊接工艺，如果采
用直流且焊丝为正极的脉冲 MIG 焊，焊丝熔化速度
与焊接电流成正比。因此如果加大熔敷速度，相应
由于焊缝中的氢主要来自母材和填充材料表 面粘附或吸附的水分、有机物、腐蚀生成物等，或由 母材和填充材料中固溶而来，以及从保护气体和电 弧气氛中侵入。所以，控制气孔的产生必须从基材及 填充材料的表面条件、保护气体纯度、焊接工艺参 数等方面入手。
首先，焊前必须使用 NaOH 和丙酮认真清理焊 接部位，然后使用不锈钢丝刷打磨，直至露出金属 光泽。而且，Ar 气纯度达到 99．99％，按 GB4842 严格 控制保护气体中的水分等含量，以确保焊接质量。
表 5 焊接试样拉伸强度
序号
1
2
3
4
5
6
拉伸强度／MPa 306 321 281 300 372 306
表 6 焊接收缩量
项目
焊接间隙 原始长度 焊后长度 收缩量
／mm
／mm
／mm
纵向收缩 2 mm 对接 500
499．8
0．2
纵向收缩 2 mm 对接 500
499．9
0．1
横向收缩 2 mm 对接 280＋280＋2 560．8
ZHAO Zheng，SU Sheng-hua，YANG Jing
(No．210 Institute，The Second Academy of China Aerospace Science ＆ Industry Corp．，Xi'an 710065，China)
Abstract：This paper focused on the welding process of aluminum alloy 5A06－H112 with 5 mm in thickness．The process investigation covers

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铝合金脉冲MIG焊焊接工艺的设计分析

铝合金脉冲MIG焊焊接工艺的设计分析

130研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2018.05 (下)铝合金是现阶段工业生产常用的金属材料，不仅强度与钢相当，而且密度远低于钢。

然而，铝合金可焊性一般较差，采用常规焊接方法难以保证焊接效果与质量，所以铝合金焊接越来越多的采用双脉冲MIG 焊工艺，而想要达到预期效果，需以正确规范的工艺设计为前提。

1 铝合金综合性能与双脉冲MIG 焊1.1 铝合金综合性能铝是呈银白色金属光泽的轻金属，有着很高的导电率，只比金、银、铜差，排在所有金属的第四位，而且对于纯铝，且热导率可以达到钢的2倍以上，而且铝的密度还很小。

铝合金虽然密度较低，但强度很高，与优质钢十分接近，具有良好塑性，能通过加工制成多种型材，抗蚀性、导电性及导热性均良好，在当代工业领域得到广泛应用，实际用量仅次于钢。

除此之外，还有一些铝合金能通过热处理得到符合要求的抗腐蚀性能、机械性能与物理性能。

铝、铝合金主要物理性能如表1所示。

1.2 焊接性焊接性即金属对于焊接的适应性，也可称之为可焊性。

可焊性能充分反映出某种金属在焊接过程中获得理想焊接接头的难易性。

可焊性还可细分成工艺焊接性与使用焊接性。

一般对金属可焊性会造成影响的常见因素包括以下几种。

（1）金属材料类型、性质与特点。

（2）设计方面的因素。

（3）工艺方面的因素。

（4）环境因素。

在对金属可焊性进行分析时，碳当量是一项十分重要的分析指标，一般采用以下公式计算得出：（1）式（1）中，表示碳当量；C 表示碳元素含量；Mn 表示锰元素含量；Ni 表示镍元素含量；Cr 表示铬元素含量；Cu 表示铜元素含量；V 表示钒元素含量。

根据LY19（2219）各项性质与特征，采用式（1）对其碳当量进行计算，结果为0.48%，说明其可焊性相对较差，对焊接方式有较高要求，必须选择正确焊接方式，只有这样才可以有效保证质量。

1.3 焊接方法对双脉冲MIG 焊而言，它除了能得到鱼鳞状外观，还能大幅提高实际生产率，对减小气孔率及改善焊缝组织等均有重要作用。

铝合金材料MIG焊接工艺探讨

铝合金材料MIG焊接工艺探讨

铝合金材料MIG焊接工艺探讨作者：饶宜中黎剑新李豹来源：《广东造船》2016年第05期摘要：焊接铝合金材料中厚板时，常用的焊接方法有TIG和MIG两种焊接方法。

如果使用TIG焊接方法，工艺和操作技术比较简单，焊接质量稳定，主要是工作效率非常低。

使用MIG焊接方法，焊接工艺复杂，操作技术要求高，焊缝易产生气孔，且熔敷填充金属与母材难熔合，导致焊接质量难于保证，是铝合金材料采用MIG焊接方法的两大难题。

但具有比TIG焊接方法高十多倍的工作效率。

本文通过探讨分析，实践试验去了解铝合金材料采用MIG 焊接方法的焊接性、焊接工艺、操作技术和解决两大焊接技术难点的工艺措施。

关键词：铝合金实践试验焊接工艺中国分类号：671.8 文献标识码：AAbstract： Both of TIG and MIG welding methods are always used for thick aluminum alloy steel materials. The practice technique and welding procedure of TIG is simple and the welding quality is stable， but the efficiency is very slow. The practice technique of MIG is very complex and hard， the porosity always comes out in the seams. Deposited metal may be incomplete fusion with base metal and the quality is out of control. These are main difficulties on the thick aluminum alloy steel materials， but the efficiency of MIG is more than 10 times of TIG. This paper analyzes and tests the welding ability， welding procedure and practice technique of MIG for the aluminum alloy steel materials， and puts forward the feasible treatment scheme to resolve the main difficulties.Key words： Aluminum alloy steels； Practical testing； Welding technique1 前言进行铝合金材料MIG焊接工艺试验研究，一是为推动焊接操作技术的改进发展，促使新工艺、新技术的高效生产率得以体现，特别是焊接中厚板的工件，采用MIG焊接方法比TIG 焊接方法具有非常明显的优势。

铝合金MIG焊接工艺试验与分析

铝合金MIG焊接工艺试验与分析

210（HAZ） 234（HAZ）
冷弯角度 （d=6.7 t[2]）
180° 180°
150° 120°
180° 150°
150° 150°
150° 180°
注：强度值均为 3 个接头的平均值。
3 铝合金 MIG 焊注意事项
（1） 铝合金 MIG 焊 最 容 易 产 生 的 焊 接 缺 陷
150
Hot Working Technology 2009, Vol.38, No. 17
这种非热处理强化型铝合金的焊接软化程度较 低， 而 6061、6082 这种热处理强化型铝合金焊后 接头强度的软化比较严重， 强度只有原材料的 70%左 右，因此焊接 热影响区 （HAZ）是 接 头 的 薄 弱区。 在需要保证设计强度的部位应引起重视。
表 3 力学性能试验结果
材料组配
5083/5083 5083/5083 6061//6061 6061/6061 6082/6082 6082/6082 5083/6061 5083/6061 5083/6082 5083/6082
上半月出版
Casting·Forging·Welding 金属铸锻焊技术
是气孔，其接头中的气孔主要是由氢引起的，而氢 的来源很多，主要有电弧气氛中的氢，铝板、焊丝 表面吸附空气中的水分等。因此，焊接时空气的相 对湿度应在 80%以下，所使用氩气的水分含量应 不大于 20 ppm , 否则焊缝会出现大量密集气孔，X 射线拍片检查不合格。
头出现软化区，其强度低于母材强度。 （3） 焊接时，环境空气的相对 湿度应在 80%
以下， 所使用氩气的水分含量应不犬于 20 ppm， 否则焊缝会出现大量密集气孔，X 射 线拍片检查 不合格。
参考文献：
铝合金激光-MIG复合焊接工艺适应性研究

铝合金激光-MIG复合焊接工艺适应性研究

铝合金激光-MIG复合焊接工艺适应性研究摘要：试验使用MIG、激光焊、激光-MIG复合焊对铝合金进行焊接，并对三种焊接方法进行了对比，进一步对铝合金激光-MIG复合焊接的工艺适应性进行了研究，试验结果如下：从工艺参数、显微组织、X射线探伤、力学性能等方面对三种焊接方法进行对比分析，激光-MIG复合焊接接头的各项指标良好，焊接效率高、质量好、力学性能优异，与MIG、激光焊相比焊接铝合金具有明显优势；使用激光-MIG复合焊对侧墙与枕梁下层板进行焊接，可获得质量良好的焊接接头，激光-MIG复合焊对薄板接头与厚板接头均具有良好的工艺适应性，可节省焊接耗材，提升焊接效率，有助于减少焊接热量对母材的损伤；激光-MIG复合焊的焊接机理与MIG不同，激光光束的能量在熔深、熔透方面发挥了很大作用，MIG的坡口尺寸对激光-MIG复合焊并不适用，应针对激光-MIG复合焊的特点进行一定的设计调整，以充分发挥激光-MIG复合焊接的优势。

关键词：铝合金；激光-MIG复合焊接；工艺适应性；组织；力学性能0 前言铝合金具有轻质、比强度高和耐腐蚀等优点，符合轻量化设计的要求，现在已经成为高速列车车体的主要材料[1-2]。

在铝合金车体焊接工艺方法中，MIG是使用最多的焊接方法，其焊接工艺及自动化水平已经较为成熟，但是MIG能量密度低、热输入较大，焊接铝合金材料易产生未熔合、热裂纹、接头软化等焊接问题，导致接头的性能下降明显，所以采用新的焊接方法来提高铝合金焊接质量已成为必然的趋势[3-4]。

激光焊接技术是一种先进的焊接技术，具有能量密度高、焊接热输入量小、焊接速度快、焊缝深宽比大、热影响区窄和变形小等优点，这对金属的焊接具有重要意义[5]。

但是铝合金反射率和热导率很高，导致激光焊接难度大，工艺稳定性不好，所以激光焊接技术较少的在铝合金的工业焊接中出现。

激光-MIG复合焊接是把激光与电弧结合在一起，既充分集成激光焊接与电弧焊接的优点，又使激光、MIG的不足得到互补。