鋁合金汽車車身TIG點(diǎn)塞焊修復(fù)工藝試驗(yàn)研究

摘 要：本研究旨在探討鋁合金汽車車身TIG點(diǎn)塞焊修復(fù)工藝，以提高修復(fù)效率和質(zhì)量。鋁合金因其輕質(zhì)和高強(qiáng)度特性，在汽車制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但修復(fù)工作面臨挑戰(zhàn)。通過(guò)TIG點(diǎn)塞焊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)受損汽車車身的高效修復(fù)。針對(duì)奧迪A6L轎車門板的修復(fù)試驗(yàn)，詳細(xì)介紹了修復(fù)準(zhǔn)備、工藝卡指導(dǎo)和施工過(guò)程。通過(guò)精確控制焊接參數(shù)和技巧，能夠有效提升焊接接頭的質(zhì)量，滿足修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。采用TIG點(diǎn)塞焊修復(fù)工藝，不僅能確保修復(fù)后的門板外觀和結(jié)構(gòu)符合要求，還能提高修復(fù)工作的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：鋁合金 TIG點(diǎn)塞焊 焊縫質(zhì)量控制

在現(xiàn)代汽車制造業(yè)中，鋁合金因其優(yōu)異的輕量化特性和良好的機(jī)械性能，被廣泛應(yīng)用于汽車車身的制造。鋁合金材料的使用有助于提高燃油效率和減少排放，從而滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)。然而，當(dāng)涉及汽車車身的維修時(shí)，鋁合金的焊接卻面臨著一系列挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的焊接方法可能會(huì)導(dǎo)致材料性能下降、熱影響區(qū)過(guò)大或焊接變形等問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)一種高效、精確且對(duì)材料性能影響較小的焊接修復(fù)技術(shù)變得尤為重要。TIG焊接，是一種使用非消耗性鎢極和惰性氣體保護(hù)的電弧焊接方法。TIG焊接以其高質(zhì)量焊接接頭、精確的熱輸入控制和對(duì)材料的低熱影響而受到青睞。點(diǎn)塞焊是一種特殊的焊接技術(shù)，通過(guò)在工件上制造小孔并將焊絲填充到孔中來(lái)形成焊接接頭。該技術(shù)可以減少熱輸入，從而減少焊接變形和對(duì)母材性能的影響。將TIG焊接與點(diǎn)塞焊相結(jié)合，有望開(kāi)發(fā)出一種適用于鋁合金汽車車身的高效修復(fù)工藝。

1 TIG焊接基本操作

1.1 準(zhǔn)備工作

在鋁合金汽車車身的TIG點(diǎn)塞焊修復(fù)中，首先檢查環(huán)境，保證風(fēng)速低于1m/s，以穩(wěn)定焊接區(qū)域的冷卻速率。同時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)匿X合金材料匹配焊接部件要求。

其次處理母材表面，在焊接前2h內(nèi)完成，使用不銹鋼絲刷清除氧化層至金屬光澤裸露，并用丙酮溶液除去油污、水分等污染物。此外，對(duì)焊件接口附近20mm范圍內(nèi)進(jìn)行AL2O3打磨清理[1]。

最后選用逆變式交流TIG焊機(jī)并進(jìn)行全面檢查，確保接頭牢固和鎢極形狀適配保護(hù)氣體噴嘴。鎢極伸出長(zhǎng)度需根據(jù)接頭形式調(diào)整以保障焊接穩(wěn)定性。

對(duì)于水冷式焊機(jī)，檢查冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行至關(guān)重要。調(diào)節(jié)氬氣流量和后流時(shí)間以充分保護(hù)焊接區(qū)域免受氧化影響，并提升焊縫成型質(zhì)量。

1.2 引弧操作

焊槍與工件接觸：將焊槍噴嘴邊緣靠近工件，保持鎢極端部與工件表面約2mm距離，確保電弧穩(wěn)定產(chǎn)生且避免鎢極直接接觸工件。鎢極與工件表面保持15°-20°角度，以利于電弧穩(wěn)定和焊縫均勻形成。操作者需穩(wěn)定握持焊槍，保持整個(gè)引弧過(guò)程的穩(wěn)定性。

電弧產(chǎn)生與調(diào)整：?jiǎn)?dòng)焊接電源前，確保鎢極端部不接觸工件，避免短路或損傷。電弧產(chǎn)生后，微提焊槍，調(diào)整鎢極軸線與工件表面角度至20°-30°，為穩(wěn)定電弧和焊接做準(zhǔn)備。

電弧長(zhǎng)度穩(wěn)定與焊接起點(diǎn)準(zhǔn)備：電弧點(diǎn)燃后，穩(wěn)定電弧長(zhǎng)度，調(diào)整鎢極軸線與工件表面角度至60°-80°，確保電弧穩(wěn)定。同時(shí)，準(zhǔn)備焊絲，與母材形成10°-15°角度，保證焊絲穩(wěn)定送入和焊縫均勻。

1.3 施焊過(guò)程

TIG焊接的施焊過(guò)程涉及電弧穩(wěn)定、熔池控制和精確的焊縫操作。操作者需維持穩(wěn)定電弧，通過(guò)控制焊接電流和鎢極位置，促進(jìn)熔池形成。焊接時(shí)，焊槍與母材的角度應(yīng)控制在80°左右，而焊條與母材之間的角度保持在20°左右，有助于焊條穩(wěn)定送入和熔池充分滲透。焊絲須保持在氬氣護(hù)罩內(nèi)，防止氧化，確保焊縫質(zhì)量[2]。

TIG焊縫作業(yè)分為五個(gè)步驟：第一形成熔池，通過(guò)穩(wěn)定電弧使材料熔化；第二，焊槍后移為焊條送入創(chuàng)造空間；第三，添加焊條，確保材料與母材融合；第四，隨著材料熔化逐漸移開(kāi)焊條，避免過(guò)量填充；第五，焊槍前移穩(wěn)定電弧并保護(hù)新焊縫。

通過(guò)精確控制焊接參數(shù)和技巧，可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量焊接接頭，滿足鋁合金汽車車身修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，需持續(xù)監(jiān)測(cè)焊接過(guò)程，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，防止焊接缺陷，確保質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

1.4 焊后問(wèn)題

在TIG焊接中，焊道顏色和鎢極狀態(tài)是評(píng)估焊接質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。焊道應(yīng)保持金色光澤，黑色表面暗示氬氣后流不足或過(guò)早收槍，導(dǎo)致氧化。若鎢極出現(xiàn)青光色且焊道兩側(cè)發(fā)黑，可能是由母材污染或電流過(guò)大引起。鎢極伸出噴嘴的適宜長(zhǎng)度是其直徑的1.5-2倍，以確保氣體保護(hù)效果，避免氧化或視線不清。鎢極與母材間的距離應(yīng)控制在2-4mm，過(guò)短會(huì)導(dǎo)致視線問(wèn)題或熔落，過(guò)長(zhǎng)則導(dǎo)致保護(hù)不足和焊接缺陷。焊槍?xiě)?yīng)保持80-85°的角度，以獲得高質(zhì)量焊道，避免保護(hù)不良或視線受阻[3]。

2 奧迪A6L轎車門板TIG點(diǎn)塞焊修復(fù)工藝試驗(yàn)

2.1 修復(fù)方法

車門板作為汽車外層結(jié)構(gòu)，在碰撞中易發(fā)生局部凹陷。由于其與內(nèi)板結(jié)構(gòu)件焊接固定，無(wú)法單獨(dú)更換，故需通過(guò)外力進(jìn)行修復(fù)。介子機(jī)拉拔平整操作通過(guò)施加外力使門板恢復(fù)原狀，但存在應(yīng)力集中和裂紋風(fēng)險(xiǎn)。為此，修復(fù)中須加熱門板以消除應(yīng)力，防止裂紋擴(kuò)展。為增強(qiáng)門板強(qiáng)度，采用襯墊點(diǎn)塞焊技術(shù)[4]。該技術(shù)在上海東升WSE200型焊機(jī)上實(shí)施，通過(guò)在加強(qiáng)板上進(jìn)行點(diǎn)塞焊，提升門板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。此復(fù)合修復(fù)方法雖復(fù)雜，但確保修復(fù)后的門板在外觀和結(jié)構(gòu)上均符合要求。修復(fù)過(guò)程中，嚴(yán)格控制介子機(jī)拉拔力度與TIG焊機(jī)焊接參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)理想修復(fù)效果。同時(shí)，對(duì)焊接接頭進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，確保無(wú)裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，滿足汽車制造和安全標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 修復(fù)準(zhǔn)備

選用達(dá)普DP-XGJ型鋁車身介子機(jī)及其配件執(zhí)行鋁合金車門拉拔平整作業(yè)，以恢復(fù)車門板原形。輔助材料包括20套M4*12AL/SI可種植螺栓、角磨機(jī)、240#百葉輪及吸塵器等，確保車門板固定穩(wěn)固并處理漆面。此外，備有拉拔器、斜口鉗及必要的安全防護(hù)用品。

焊接環(huán)節(jié)則需配置上海東升WSE200型鎢極惰性氣體保護(hù)焊機(jī)及相關(guān)附件，并使用99.99%高純度氬氣與氬氣減壓流量表維護(hù)焊接質(zhì)量。鈰鎢電極經(jīng)400#砂輪石研磨成半球狀后用于焊接操作。選用ER4043鋁合金焊絲作為材料，并在使用前以丙酮清洗并以100℃烘干處理保證清潔度和焊接性能。在操作過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格遵循設(shè)備使用規(guī)程和安全標(biāo)準(zhǔn)，并定期檢查維護(hù)設(shè)備以保障修復(fù)工作的安全性與可靠性。

2.3 修復(fù)工藝

2.3.1 車門板打磨清潔

在鋁合金車門板修復(fù)的初始階段，需要對(duì)損傷區(qū)域進(jìn)行徹底清潔。首先，確保240#百葉輪正確安裝在角磨機(jī)上，對(duì)車門凹陷部位進(jìn)行細(xì)致的打磨，該過(guò)程中需注意去除表面的漆層、銹跡以及其他可能影響修復(fù)效果的雜質(zhì)。打磨操作不僅要求去除異物，還需確保不損傷車門板的基本結(jié)構(gòu)。在整個(gè)打磨過(guò)程中，使用吸塵器對(duì)產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行及時(shí)清理，減少粉塵對(duì)操作人員健康的影響，同時(shí)保持工作環(huán)境的整潔[5]。完成打磨后，使用丙酮清洗劑對(duì)打磨后的區(qū)域進(jìn)行深度清潔，去除殘留的膠質(zhì)和油污，確保修復(fù)區(qū)域無(wú)含氫物質(zhì)，為后續(xù)的焊接工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。清潔工作完成后，應(yīng)再次檢查修復(fù)區(qū)域，確保所有準(zhǔn)備工作均已就緒。

2.3.2 車門板修復(fù)工藝卡

依據(jù)修復(fù)工藝卡的指導(dǎo)，使用鋁車身介子機(jī)將鋁種植螺栓焊接至車門凹陷部位。在焊接完成后，進(jìn)行拉拔操作，使車門板從凹陷狀態(tài)恢復(fù)到原始形狀。拉拔過(guò)程中，配合專用修復(fù)錘對(duì)車門板進(jìn)行有節(jié)奏的敲擊，進(jìn)一步調(diào)整車門板的形狀，使其更加平整。在敲擊過(guò)程中，使用烤槍對(duì)處理區(qū)域進(jìn)行加熱至150°，降低材料內(nèi)部的應(yīng)力，防止因焊接和敲擊引起的裂紋產(chǎn)生。加熱操作需要精確控制溫度，以避免對(duì)鋁合金材料造成過(guò)熱損傷[6]。

車門板變形調(diào)整至平整后，將鋁種植螺栓剪除，并使用角磨機(jī)對(duì)剪除部位進(jìn)行細(xì)致打磨，以確保車門板的整體外觀和結(jié)構(gòu)完整性。然后，進(jìn)行加強(qiáng)板襯墊的點(diǎn)塞焊操作，增強(qiáng)車門板的強(qiáng)度和剛性。使用鎢極惰性氣體保護(hù)焊機(jī)進(jìn)行點(diǎn)塞焊接，焊接過(guò)程中需要根據(jù)工藝要求設(shè)定合適的電流、電壓和焊接速度等參數(shù)，以確保焊縫的形成質(zhì)量。焊接完成后，對(duì)焊縫進(jìn)行細(xì)致的打磨處理，確保焊縫平滑，與車門板表面齊平，無(wú)凹凸不平或其他缺陷。在整個(gè)修復(fù)過(guò)程中，嚴(yán)格遵循修復(fù)工藝卡的指導(dǎo)，確保每一步驟的精確性和修復(fù)質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.3 修復(fù)施工過(guò)程

根據(jù)工藝卡的規(guī)定，修復(fù)施工過(guò)程涉及使用特定設(shè)備和精確的操作步驟，以確保車門板的修復(fù)質(zhì)量。首先，采用達(dá)普DP-XGJ型鋁車身介子機(jī)進(jìn)行車門板的平整作業(yè)。在開(kāi)始操作前，必須確保介子機(jī)及其附屬設(shè)備的電氣連接頭均已牢固連接，無(wú)任何松動(dòng)現(xiàn)象，以保障作業(yè)安全和設(shè)備的正常運(yùn)行。

其次，將鋁種植螺栓固定于介子機(jī)焊槍端部，將焊接電流調(diào)整至適宜的A檔，以適應(yīng)鋁合金的材料特性和焊接需求。在進(jìn)行焊接操作時(shí)，確保輕壓種植螺栓與車門板，力度需適中，以避免對(duì)材料造成損傷。種植螺栓應(yīng)與車門板保持垂直接觸，以確保焊接效果。啟動(dòng)焊槍后，種植螺栓將在1s內(nèi)焊接至鋁板上，形成穩(wěn)固的連接點(diǎn)。

最后，利用拉拔器通過(guò)種植螺栓對(duì)車門板凹陷部位進(jìn)行拉伸操作。在此過(guò)程中，應(yīng)逐漸增加力度，以確保車門板能夠均勻變形并恢復(fù)至原始狀態(tài)。在必要時(shí)，可使用鋁合金鈑金錘對(duì)凹陷周邊進(jìn)行整形，以達(dá)到預(yù)期的修復(fù)效果。

使用上海東升WSE200型鎢極氣體保護(hù)焊機(jī)進(jìn)行加強(qiáng)板襯墊的點(diǎn)塞焊作業(yè)流程如下：

（1）采用Φ6鉆頭對(duì)已修復(fù)平整的部位進(jìn)行鉆孔作業(yè)。根據(jù)修復(fù)部位的形狀裁剪好加強(qiáng)板襯墊鋁合金板，并準(zhǔn)備待用。在焊接前，須對(duì)鋁合金和加強(qiáng)板襯墊進(jìn)行氧化層清理，并使用丙酮溶液進(jìn)行清潔，以確保焊接質(zhì)量。

（2）在焊接作業(yè)開(kāi)始前，啟動(dòng)WSE-200型氬弧焊機(jī)，并打開(kāi)氬氣流量表。將焊機(jī)焊接模式開(kāi)關(guān)設(shè)定于AC檔，并根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)啟動(dòng)旋鈕、占空比旋鈕、電流旋鈕以及超前氣流和滯后氣流旋鈕，同時(shí)將氬氣流量表調(diào)節(jié)至6L/min。操作人員在進(jìn)行焊接前應(yīng)穿戴好相應(yīng)的防護(hù)用品，并按照施工流程進(jìn)行準(zhǔn)備。

（3）在進(jìn)行點(diǎn)塞焊操作時(shí)，焊槍與工件應(yīng)保持75度角度，放置于孔的中間位置；焊條與工件則應(yīng)保持15°角度，放置于孔邊緣。啟動(dòng)焊槍琴鍵開(kāi)關(guān)，并保持至熔化焊絲與板件邊緣融合，隨后松開(kāi)琴鍵開(kāi)關(guān)。按照此操作，轉(zhuǎn)動(dòng)方向并重復(fù)，直至塞焊孔完全填滿。完成點(diǎn)塞焊后，對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行檢查，并進(jìn)行必要的打磨處理，以確保車門板表面平整，修復(fù)工作順利完成。此后，車門板將等待后續(xù)的涂裝施工，以恢復(fù)其外觀并提供保護(hù)層。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）通過(guò)對(duì)鋁合金車身的TIG點(diǎn)塞焊修復(fù)工藝的研究，對(duì)環(huán)境、母材表面處理、焊接參數(shù)的調(diào)整和焊后問(wèn)題處理等關(guān)鍵步驟的嚴(yán)格控制，可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量焊接接頭，滿足鋁合金汽車車身修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）通過(guò)對(duì)奧迪A6L轎車門板的實(shí)際案例進(jìn)行研究，證明了所提出的修復(fù)方法的有效性。通過(guò)采用介子機(jī)拉拔平整和襯墊點(diǎn)塞焊技術(shù)，能夠地恢復(fù)鋁合金汽車車身的形狀和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，滿足汽車制造和安全標(biāo)準(zhǔn)。

（3）通過(guò)精確控制焊接參數(shù)和技巧，可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量焊接接頭，滿足鋁合金汽車車身修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，需要持續(xù)監(jiān)測(cè)焊接過(guò)程，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，防止焊接缺陷，確保質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

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