鋁合金焊接的引進(jìn)與研究應(yīng)用

文／丁啟飛，趙毅，廖煥·珠海格力電器股份有限公司

當(dāng)紅指數(shù)：★★★★★

拍賣價(jià)格：2.3億人民幣

拍賣地點(diǎn)：2005年倫敦

拍品產(chǎn)地：景德鎮(zhèn)

鋁合金材料具有密度小、強(qiáng)重比高、耐腐蝕、維護(hù)費(fèi)用低及可循環(huán)利用等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于航空航天、建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、軌道交通工具等各重要領(lǐng)域。鋁合金材料已成為機(jī)組結(jié)構(gòu)輕量化的首選金屬材料。

項(xiàng)目背景

隨著我司開始涉足交通領(lǐng)域，大巴空調(diào)、船用空調(diào)、智軌空調(diào)等產(chǎn)品相繼面世（圖1）。為滿足客戶的機(jī)組輕量化要求，智軌空調(diào)、大巴空調(diào)等項(xiàng)目均采用鋁合金材料。此類機(jī)組結(jié)構(gòu)件進(jìn)行焊接連接，需開發(fā)鋁合金焊接工藝來滿足需求。

圖1 涉及的交通工具類型

項(xiàng)目綜述

根據(jù)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測全流程分析，根據(jù)鋁合金焊接行業(yè)龍頭標(biāo)準(zhǔn)，焊接資質(zhì)需具備：明確的焊接工藝方式；完善的工藝指導(dǎo)文件，包括工藝評定報(bào)告、通用工藝文件、焊接工藝規(guī)程、焊接作業(yè)指導(dǎo)書等；環(huán)境溫度大于20℃，環(huán)境濕度不超過65%，風(fēng)速不超過2m/s，待焊接零件不允許與含碳量高的金屬材料進(jìn)行直接接觸，焊接時(shí)不允許與其他材料焊接共處同一工位。焊工需通過相應(yīng)材料焊工考試，具備相應(yīng)焊工資質(zhì)；具備鋁合金材料焊接功能的設(shè)備能力。

項(xiàng)目目標(biāo)：建立鋁合金鈑金件焊接工藝指導(dǎo)；建立鈑金分廠鋁合金材料焊接能力；通過EN15085認(rèn)證，具備軌道交通鋁合金焊接資質(zhì)；建立控溫控濕的焊接車間，優(yōu)化焊工焊接作業(yè)環(huán)境。

項(xiàng)目方案

項(xiàng)目方案從焊接工藝準(zhǔn)備、廠房建設(shè)方案、設(shè)備選用方案、焊工技能培訓(xùn)等方面進(jìn)行開展。

⑴焊接工藝準(zhǔn)備。我廠未承接過鋁合金材料零件焊接，無明確的涉及鋁合金焊接的工藝指導(dǎo)方式，通過以下步驟形成工藝指導(dǎo)。

①解析EN15085相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分離提取技術(shù)要求指標(biāo)，形成通用工藝指導(dǎo)文件。

②完成鋁合金焊接工藝評定樣件制作，并完成相應(yīng)工藝評定檢驗(yàn)項(xiàng)目取得報(bào)告。

③根據(jù)工藝評定報(bào)告完成鋁合金焊接工藝規(guī)程。

④依據(jù)通用工藝文件和工藝規(guī)程完成鋁合金焊接作業(yè)指導(dǎo)書。

⑤依據(jù)EN15085檢驗(yàn)要求完成焊縫檢驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)書。

⑵焊接工藝分析及裝備選型。

焊接工藝分析及裝備選型見表1。

表1 焊接工藝分析及裝備選型

鈑金分廠配備焊接設(shè)備為松下YC-315TX氬弧焊機(jī)、松下YC-300WX氬弧焊機(jī)，米勒二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)和OTC二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)（圖2），均不具備鋁合金焊接能力。熔化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG）兼具良好的焊接質(zhì)量控制、較為靈活的手工焊操作能力和相對較低的設(shè)備成本，可滿足鈑金鋁合金零件焊接生產(chǎn)需求。

圖2 鈑金分廠配備焊接設(shè)備

⑶焊接房建設(shè)方案。目前生產(chǎn)環(huán)境為車間內(nèi)開放式作業(yè)環(huán)境，溫度濕度未受控，不符合鋁合金焊接所需控溫控濕作業(yè)環(huán)境。焊接區(qū)域未按零件材質(zhì)劃分，材料混雜，不符合鋁合金焊接防雜質(zhì)污染的焊接環(huán)境。

對分廠焊接區(qū)域進(jìn)行全面改建（圖3），建造全封閉式焊接廠房滿足環(huán)境條件控制需求。

圖3 焊接區(qū)域進(jìn)行全面改建示意圖

1)車間高4m，每跨52.5m2（7.5m×7m），建設(shè)面積共5跨262.5 m2。

2)濕度低于60%，溫度高于20℃，風(fēng)速小于2m/s。

3)粉塵濃度小于4mg/m3。

4)每個(gè)車間配備照明設(shè)備，光線明亮。

5)卷簾門采用塑料材質(zhì)，具有一定的密封性能。

6)窗戶高1.5m，寬3m，距離地表面1.2m。

7)車間配備空調(diào)、除濕機(jī)。焊接區(qū)廢氣治理系統(tǒng)收集裝置下沿到工作臺。

8)除塵設(shè)備。除塵設(shè)備廢氣治理系統(tǒng)需收集裝置下沿到工作臺，工位粉塵濃度小于4mg/m3；焊接廢氣的控制風(fēng)速設(shè)計(jì)為0.5 m/s，單個(gè)工作臺的罩口排風(fēng)量預(yù)估為10000 m3/h。

9)除濕機(jī)。廠房要求濕度低于60%，綜合考慮生產(chǎn)環(huán)境和除濕需求，擬選用CF3.8BDE，名義除濕量3.8kg/h。

10)空調(diào)器。廠房要求環(huán)境溫度大于20℃ ，空調(diào)制冷量設(shè)計(jì)為84000Btu/h，額定功率25kW。擬選用FGR25/BNa-M。

⑷人員技能（圖4）。經(jīng)過現(xiàn)場測試，目前焊工對鋁合金焊接技術(shù)沒有完全掌握，焊縫成形直線度不良，高度、寬度差過大，焊接缺陷嚴(yán)重，不符合焊縫合格要求。焊工不具備鋁合金材料焊接技術(shù)能力。

圖4 焊接技能人員

選取鈑金分廠焊工脫崗進(jìn)行鋁焊實(shí)操技術(shù)培訓(xùn)，取證項(xiàng)目見表2。對鈑金分廠鋁合金焊工進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)知識培訓(xùn)，不定期對鈑金分廠焊工進(jìn)行EN15085標(biāo)準(zhǔn)方面培訓(xùn)，包括圖紙標(biāo)注、焊接方式、工藝要求等。

表2 鈑金分廠焊工脫崗進(jìn)行鋁焊實(shí)操項(xiàng)目

建立持證焊工定期技能復(fù)審制度，以6個(gè)月為周期進(jìn)行焊工技能復(fù)審，進(jìn)行工作試樣焊接與評審。評審項(xiàng)目參照ISO 9606-2焊工資格考試中要求項(xiàng)目進(jìn)行。

結(jié)束語

通過采取上述措施，建立了鋁合金鈑金件焊接工藝指導(dǎo)，提升了鈑金分廠鋁合金材料焊接能力，并通過EN15085認(rèn)證，獲得軌道交通鋁合金焊接資質(zhì)，達(dá)到了預(yù)期目的。