工程车辆用铝合金燃油箱制造中的焊接质量问题及优化

3.0 闻远设计 2023-03-03 210 4 16.64KB 3 页 5光币

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工程车辆用铝合金燃油箱制造中的焊接质量问

题及优化

0 前言

随着绿色制造理念和结构轻量化要求的推广, 铝合金作为一种质量轻、耐腐蚀、经济效益好、

再生利用率高的结构材料, 被广泛应用于汽车制造领域. 特别是随着大马力发动机的使用,车辆燃

油箱的容积也在不断增大, 传统的电阻焊钢质油箱已不能满足使用要求[1]. 铝合金燃油箱由于表

面钝化膜的抗腐蚀作用, 不但使用寿命长, 而且产品无需涂装, 已被广泛应用于各类汽车上. 目前

部分工程车辆也应用了铝合金油箱.

但是, 与钢铁材料相比, 铝合金的熔焊性能较差, 容易出现未熔合、气孔等焊接缺陷, 给铝质燃油

箱的生产带来一定困难. 熔化极惰性气体保护焊(MIG)由于采用惰性气体作为保护气, 电弧稳定,

对金属无氧化, 且使用焊丝作为电极, 具有熔敷效率高、熔深大以及焊接变形小等诸多优点, 加

上采用直流反接时电弧对铝合金及焊接熔池表面的氧化膜有阴极破碎清理作用, 能够保证焊接

冶金质量, 故MIG 焊是目前铝合金燃油箱制造中普遍采用的焊接方法. 本研究针对工程车辆用

铝合金燃油箱制造过程中出现的焊接质量问题,在不改变油箱结构设计和不更换生产线的基础

上,对相关工艺进行分析, 对相关设备进行改造, 以达到保证铝合金燃油箱生产合格率的要求.

1 铝合金燃油箱的制造工艺及质量问题

本研究所涉及的铝合金燃油箱为方形结构,油箱主体由方形筒体和两个方形端盖组焊而成,外形

尺寸为 1 140 mm × 700 mm × 700 mm, 额定容量为 500 L, 箱体材料为 2.5 mm 厚的 5052 铝镁合

金板. 方形筒体由铝合金板通过辊压成形,然后焊接而成. 筒体上的对接长焊缝, 在目前的自动焊

接专机 MIG 焊工艺下, 一般能够保证焊接质量. 但是, 采用相同的工艺参数, 在油箱方形端盖与

筒体的焊接过程中, 却大批量的出现未熔合和气孔等焊接质量问题, 如图 1 所示. 油箱端盖与筒

体环缝的一次焊接不合格率高达 30%以上, 不仅需要进行大量的二次补焊, 而且也增加了燃油箱

二次渗漏的风险.

油箱端盖采用辊压缩口工艺, 成形完毕与油箱筒体对接, 缩口部分插入筒体内, 形成环形的搭接

接头. 该环形焊缝采用脉冲自动 MIG 焊专机焊接, 为单层单道焊缝, 两侧环缝同时同向施焊, 具

体焊接参数见表1. 焊接过程中焊枪固定, 燃油箱随变位器转动. 由于燃油箱为圆角方形结构, 转

动过程中, 焊枪倾角和电弧长度随时间会发生变化, 因此焊接过程中, 需要焊接操作人员及时熟

练地人为调整焊枪角度和高度, 以保证焊枪倾角和电弧长度在合适的范围内.

2 铝合金燃油箱的工艺分析

2.1 生产流程分析

在燃油箱筒体与端盖焊接前, 端盖经过辊压缩口成形. 辊压成形后, 端盖缩口处的成形褶皱集中

分布于端盖圆角附近, 在与直筒体对接装配后, 圆角附近的装配间隙最大. 但经过生产跟踪, 成形

褶皱一般出现在内缩口部分, 对装配间隙影响有限, 且最大装配间隙不超过2 mm. 经过工艺验

证, 2 mm 以下的间隙量对焊接质量影响不大. 即端盖与筒体的装配间隙控制在 2 mm 以内时, 辊

压成形褶皱不是造成目前焊缝缺陷的主要原因.

燃油箱筒体与端盖装配完毕后将被装夹固定在自动焊专机的变位器上. 开始焊接前, 操作人员一

般用纱布蘸无水乙醇将待焊区擦拭一遍, 目的是去除待焊区的油污. 但焊接开始时并不能保证无

水乙醇已完全挥发, 特别是流进装配间隙中的乙醇, 一旦有残留, 很容易使焊缝产生气孔.因此焊

接前用无水乙醇擦拭待焊区能否改善焊接质量值得质疑.

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工程车辆用铝合金燃油箱制造中的焊接质量问题及优化0前言随着绿色制造理念和结构轻量化要求的推广,铝合金作为一种质量轻、耐腐蚀、经济效益好、再生利用率高的结构材料,被广泛应用于汽车制造领域.特别是随着大马力发动机的使用,车辆燃油箱的容积也在不断增大,传统的电阻焊钢质油箱已不能满足使用要求[1].铝合金燃油箱由于表面钝化膜的抗腐蚀作用,不但使用寿命长,而且产品无需涂装,已被广泛应用于各类汽车上.目前部分工程车辆也应用了铝合金油箱.但是,与钢铁材料相比,铝合金的熔焊性能较差,容易出现未熔合、气孔等焊接缺陷,给铝质燃油箱的生产带来一定困难.熔化极惰性气体保护焊(MIG)由于采用惰性气体作为保护气,电弧稳...

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