淺談新形勢下鋁合金焊接質(zhì)量體系的建立

陳友興

（福建省閩鋁輕量化汽車制造有限公司，福建 建陽 354200）

隨著汽車輕量化的快速發(fā)展，鋁合金作為輕質(zhì)材料也越來越多的應用于汽車制造，而鋁合金焊接具有一定難度，鋁合金的焊接質(zhì)量控制成為相關(guān)企業(yè)的重要課題。國內(nèi)外中高端焊接產(chǎn)品的制造企業(yè)大都依據(jù)ASME、ISO3834、EN1090、EN15085等焊接標準，進行焊接工藝評定、焊工技能評定、無損檢測人員資格評定等，建立起適用于行業(yè)要求的焊接質(zhì)量體系，并通過第三方機構(gòu)的認證。我司制造的全鋁掛車、鋁合金廂車的安全風險性較低，其產(chǎn)品標準、客戶規(guī)范并未要求建立焊接質(zhì)量體系，無須花費過多的質(zhì)量成本建立過于嚴苛的焊接質(zhì)量體系，但鋁合金焊縫開裂可能直接造成產(chǎn)品構(gòu)件失效。鋁合金的焊接質(zhì)量很大程度上取決于焊工技能和焊工態(tài)度，因此需要圍繞焊工，在公司內(nèi)部建立一種專門針對鋁合金焊接的質(zhì)量控制體系，對焊接這一特殊工序進行控制，同時也作為公司ISO9001質(zhì)量體系在焊接管理要求上的補足和完善。

1 鋁合金的焊接特性和要求

1.1 焊前清理要求

鋁合金表面易形成氧化膜，熔點達2000℃以上，遠超過鋁合金的熔點，氧化膜的存在會導致焊接時產(chǎn)生氣孔、夾雜，可采用機械打磨去除氧化膜。另外，鋁合金型材在機加工后，殘留在表面上的切削液應使用蘸有丙酮的抹布擦除干凈，否則工件裝配后，縫隙內(nèi)的切削液將引起焊接氣孔。

1.2 送絲系統(tǒng)的要求

鋁合金焊絲較軟，需要使用專用的U形槽送絲輪組、尼龍質(zhì)地的送絲軟管以及專門的導電嘴。鋁合金焊絲在焊接過程中易受到阻力而使導電嘴堵塞，影響焊接效率和質(zhì)量，焊工應定期對送絲系統(tǒng)進行維護保養(yǎng)。

1.3 未熔合、裂紋缺陷

鋁合金的熱導率大，焊接需要的熱量更大，特別是起弧時，由于母材的溫度較低，易產(chǎn)生未熔合缺陷，因此必須采用具有“熱起弧”功能的焊機。熔化狀態(tài)的鋁合金在凝固結(jié)晶過程中，其體積大約減少6%[1]，因此鋁合金收弧處在冷卻過程中的收縮，易產(chǎn)生收弧裂紋，需要焊工掌握收弧技巧填滿弧坑，防止裂紋產(chǎn)生。

1.4 熱影響區(qū)軟化

6000系列鋁合金母材主要強化相為Mg2Si，而鋁合金焊接接頭的熱影響區(qū)會發(fā)生“過時效”，產(chǎn)生粗化的Mg2Si顆粒相[2]，接頭強度大約是母材的70%，而且焊接熱輸入越大，熱影響區(qū)的強度退化就越嚴重。因此，對于承受載荷的工作焊縫，強度必須計算，焊前必須進行工藝試驗，以獲得合理的熱輸入。另外，焊接返修會造成熱影響區(qū)重復加熱，對接頭強度產(chǎn)生極大影響。因此，對于厚度小于4mm的鋁合金薄板，散熱條件差，不推薦焊接返修，只能通過焊工提高操作水平，確保較高的一次焊接合格率。

1.5 鋁合金焊接的危害

鋁合金焊接使用最廣泛的方法是熔化極氬弧焊，而氬弧焊會產(chǎn)生電弧輻射、有毒氣體、煙塵等，氬弧焊對健康的影響，比焊條電弧焊更強烈；鋁合金焊接典型的損害有電光眼炎、鋁塵肺病、呼吸道刺激癥等。而新生代焊工對工作環(huán)境的要求更高，自我保護的意識更強，又大都不愿受規(guī)定的約束，公司把年輕焊工培養(yǎng)成才，卻無法將其留住，焊工流失嚴重。因此，除了按傳統(tǒng)觀念靠薪資吸引焊工外，公司還需要建立優(yōu)良的焊接煙塵治理系統(tǒng)，加強焊工的勞動保護工作，焊工才可能長期穩(wěn)定的在公司從事焊接作業(yè)。

2 鋁合金焊接質(zhì)量控制體系

2.1 從下至上的組織理念

圖1 組織機構(gòu)圖

根據(jù)鋁合金的焊接特性和要求，以及新生代焊工的特點，鋁合金的焊接質(zhì)量很大程度上依賴于焊工，需要將焊工作為整個組織機構(gòu)中的焦點，其它職能部門給予支持，由此產(chǎn)生了從下至上的組織理念，如圖1所示。總經(jīng)理為技術(shù)部、生產(chǎn)部、質(zhì)量部等主要部門提供指導和資源保證，支持焊工的工作。從下至上的組織機構(gòu)圖表明，總經(jīng)理在最下方，部門管理者在中間，焊接班長和焊工在最上方，中層管理者必需意識到，就鋁合金產(chǎn)品焊接而言，為焊工服務是部門的主要任務[3]；這樣焊工反饋的問題能夠得到迅速解決，產(chǎn)品的焊接質(zhì)量便可提高。

2.2 六項焊接工作

針對鋁合金的焊接特性和要求，根據(jù)“人、機、料、法、環(huán)、測”六大影響焊接質(zhì)量的因素，總結(jié)出以下六項焊接工作，作為提高鋁合金焊接質(zhì)量的工作重點：

（1）鋁合金焊接理論及操作培訓。

（2）鋁合金專用焊接設備及配件的選用。

（3）合格的材料輸入。

（4）合理設計焊接結(jié)構(gòu)、焊縫大小和長度；合理的焊接工藝要求。

（5）提供優(yōu)良的焊接作業(yè)環(huán)境與焊工勞保。

（6）焊縫檢測標準與方法，焊工績效考核。

以上六項焊接工作有助于各部門識別和改進鋁合金焊接質(zhì)量的機會，并以此完善鋁合金焊接質(zhì)量體系程序文件中的相應規(guī)定。當這些工作出現(xiàn)偏差時，就可能生產(chǎn)出不合格的焊接產(chǎn)品，相應部門便要立即作出反應，解決問題。

2.3 各部門的主要職責

技術(shù)部要根據(jù)鋁合金焊接接頭能夠達到的強度，合理設計焊接結(jié)構(gòu)、焊縫大小和長度；規(guī)定合適的零件尺寸公差，使后續(xù)產(chǎn)品的裝配間隙利于焊接；并進行焊接工藝試驗，編寫正確的焊接工藝指導焊工操作，包括焊前清理要求，焊接返修規(guī)程等。生產(chǎn)部應配備鋁合金專用焊接設備及配件，以保證鋁合金送絲穩(wěn)定性，焊機起弧、收弧規(guī)范需可調(diào)節(jié)，電流類型應適合焊接鋁合金薄板；還應設計工裝夾具，固定零件且具有一定防變形作用，保證焊接可達性，焊縫的位置便于焊工按順序進行焊接，避免焊工移動較多而引起疲勞；生產(chǎn)部還應確保鋁合金產(chǎn)品從原材料下料到部件裝配，各道工序均要按設計的尺寸和公差制造，并且滿足工藝文件的要求，最終才能生產(chǎn)出合格的焊接產(chǎn)品。

質(zhì)量部負責組織建立鋁合金焊接質(zhì)量體系，包括文件的編制、培訓，明確各職能部門、焊接班長、焊工的任務和責任，并進行定期審查，當出現(xiàn)偏離技術(shù)文件的情況時，應對組織多部門進行評審，并且監(jiān)督職能部門是否處理焊工反饋的問題；還負責進行鋁合金焊接質(zhì)量檢驗標準的制定，鋁合金焊接質(zhì)量的檢查；當發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量問題時，質(zhì)量部進行原因分析和制定糾正預防措施，并反饋給相應部門進行整改，從而形成焊接管理的閉環(huán)。

焊接班長要確保焊工所需的設備、工具、勞保用品齊全，工作環(huán)境安全可靠，并對焊工培訓焊接工藝、質(zhì)量標準、操作方法等，起到連接焊工和各職能部門的作用，從而能夠穩(wěn)定地生產(chǎn)出符合質(zhì)量標準要求的焊接產(chǎn)品。

體系建立必須得到總經(jīng)理的領(lǐng)導和支持，從下至上的組織理念是鋁合金焊接質(zhì)量體系的關(guān)鍵原則和基礎，一旦管理層用新的理念看待組織機構(gòu)，他們的角色便真正轉(zhuǎn)變成為焊工服務，建立鋁合金焊接質(zhì)量體系的阻力就會小得多，從而為焊工提高鋁合金焊接質(zhì)量創(chuàng)造了可實施的環(huán)境。

3 結(jié)論

隨著鋁合金材料在汽車制造中的應用不斷增加，鋁合金加工市場競爭越發(fā)激烈；通過建立鋁合金焊接質(zhì)量體系，各部門支持焊接工作，焊工的態(tài)度變得更加積極，愿意學習并提高自己的焊接水平，能夠連續(xù)穩(wěn)定的輸出較高焊接質(zhì)量的鋁合金產(chǎn)品，進而提高客戶滿意度，使公司在競爭激烈的市場中占有一席之地。