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基于非熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊的鋁合金車身維修研究
張影 2022/5/23 8:29:38
（淮安生物工程高等職業(yè)學(xué)校，江蘇淮安，223000）
摘要：基于提高鋁合金車身維修水平的目的，本文從焊接工藝視角出發(fā)，提出將非熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊應(yīng)用于鋁合金車身維修中，著重分析非熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊工藝中焊接速度、焊接峰值電流對焊縫形貌的影響。結(jié)果表明，車身焊縫熔深受焊接速度的影響較小，熔寬和清理寬度受此影響較大；熔深受峰值電流變化的影響較小，熔寬和清理寬度受此影響較大。建議車身維修期間，設(shè)定TIG焊接速度為10～12mms，峰值電流為180～200A。另外，本文針對TIG焊接在鋁合金車身維修中的應(yīng)用給出了一些指導(dǎo)性建議。
關(guān)鍵詞：非熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊；車身維修；鋁合金
鋁合金具有導(dǎo)熱導(dǎo)電性能強、材料密度較小、強度高、耐腐蝕性好的優(yōu)勢，符合車身加工需求，因而在車輛生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛。隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提升，汽車行業(yè)發(fā)展速度不斷加快，道路車輛數(shù)量逐漸增加，導(dǎo)致交通安全事故時有發(fā)生。鋁合金車身維修作為交通事故車輛維修的主要內(nèi)容之一，對焊接技術(shù)水平的要求較高。傳統(tǒng)焊接工藝在焊縫形貌把控方面有待改進(jìn)。為此，本文提出運用非熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊技術(shù)，采用試驗分析的方式，探究該技術(shù)在鋁合金車身維修中的應(yīng)用。
1 試驗設(shè)備與材料
1.1 試驗設(shè)備
本次試驗搭建鋁合金車身焊接信息采集與控制系統(tǒng)，并將其作為TIG焊接技術(shù)應(yīng)用中焊縫形貌把控的依據(jù)。試驗期間使用到的設(shè)備包括焊接子系統(tǒng)、中心控制計算機、送絲子系統(tǒng)、固高端子板、圖像采集子系統(tǒng)、運動控制子系統(tǒng)。其中，焊接子系統(tǒng)配備的主要設(shè)備有起弧設(shè)備、水冷設(shè)備、弧焊電源；送絲系統(tǒng)配備的主要設(shè)備有送絲控制設(shè)備、送絲機；圖像采集子系統(tǒng)配備的主要設(shè)備有補光燈、圖像采集卡、攝像機；運動控制子系統(tǒng)配備的主要設(shè)備有固高運動控制卡、三維運動平臺。
1.2 試驗材料
本次試驗選擇2022鋁合金作為試驗材料。該材料具有焊接性能優(yōu)、抗腐蝕性強、成本較低等優(yōu)勢，是當(dāng)前車輛生產(chǎn)加工中車身加工的主要材料。本次試驗過程中，在焊接期間，向鋁合金所處環(huán)境內(nèi)增加氬氣，作為焊接保護(hù)氣體。其中，氬氣的濃度為99.99%。
2 試驗方法
2.1試驗原理
利用TIG焊接工藝對鋁合金車身的基板進(jìn)行空焊。在此過程中，以運動平臺的上方作為焊槍固定位置。通過控制三維平臺，實現(xiàn)對車身基板的運動控制。本次試驗以焊接速度、焊接峰值電流作為變量，探究這兩個變量對焊縫形貌的影響。考慮到焊接操作過程中受到的影響因素較多，為了避免這些因素對試驗造成干擾，在焊接過程中需要實時監(jiān)測焊接參數(shù)變化情況，只有保證非自變量穩(wěn)定，才能保證試驗結(jié)果的可靠性［5］。
2.2試驗設(shè)計
大量研究結(jié)果表明，鋁合金焊接影響因素包括保護(hù)氣體流量、散熱、鎢針頂端與基板之間的距離等，將與這些因素相關(guān)的焊接作業(yè)參數(shù)作為監(jiān)測對象［6］。在保證焊接期間其他參數(shù)不變的情況下，開展試驗測試。本次試驗主要分為兩部分，分別是焊接速度試驗、焊接峰值電流試驗。
①焊接速度試驗。本次試驗以焊接速度作為變量，其他參數(shù)保持不變，測量不同焊接速度下的焊縫形貌，包括焊縫寬度和熔深。焊接過程中，焊接峰值電流固定200A不變，保證變量的唯一特性。試驗組數(shù)為5組，每組焊接速度設(shè)置為6mms、8mms、10mms、12mms、14mms。測量不同焊接速度條件下的熔寬、熔深、清理寬度，并繪制變化曲線，以便觀察分析。
②焊接峰值電流試驗。本次試驗以焊接峰值電流作為變量，其他參數(shù)保持不變，測量不同焊接峰值電流下的焊縫形貌，包括焊縫寬度和熔深。焊接過程中，焊接速度固定在10mms不變，保證變量的唯一特性。試驗組數(shù)為5組，每組焊接峰值電流設(shè)置為60A、180A、200A、220A、240A。測量不同焊接速度下的熔寬、熔深、清理寬度，并繪制變化曲線，以便觀察分析。
除上述參數(shù)外，其余參數(shù)在試驗中保持不變，設(shè)置情況如表1所示。
表1焊接參數(shù)設(shè)置
 
如果焊接參數(shù)中長度超過了70mm，則以中間位置作為最佳焊接位置，測量清理寬度數(shù)值，而后截取橫截面，對此處采取打磨處理，而后經(jīng)過剖光和腐蝕后，測量當(dāng)前焊縫的熔寬、熔深、清理寬度，記錄測量結(jié)果，利用數(shù)據(jù)整理軟件，將測量結(jié)果以曲線方式輸出。
3 試驗結(jié)果分析
3.1 TIG焊接速度對鋁合金車身維修中焊縫形貌的影響
按照試驗方案，設(shè)置不同的焊接速度，測量車身維修中焊縫形貌的熔（未完，下一頁）
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