鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車(chē)、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中大量應(yīng)用。本文旨在通過(guò)鋁合金的激光焊相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)入手，說(shuō)明鋁合金激光焊相關(guān)工藝規(guī)程的建立過(guò)程……

      鋁合金焊接特性：

      1）容易氧化，焊接時(shí)需要隔離空氣；

      2）熱導(dǎo)率和比熱容大，需要選用能量集中的焊接方法；

      3）熱裂紋傾向大，線膨脹系數(shù)大，凝固時(shí)體積收縮快，容易產(chǎn)生熱裂紋；

      4）容易產(chǎn)生氣孔，主要是氫氣孔，包括冶金氣孔，工藝氣孔；

      5）接頭軟化，受低熔共晶組織影響，HAZ區(qū)接頭軟化、強(qiáng)度下降；

      6）鋁對(duì)光，熱的反射高，吸收低；

      7）鋁合金中合金元素易蒸發(fā)、燒損、使焊縫性能下降。

      鋁合金焊絲選擇原則：

      1）純鋁焊絲的純度一般不低于母材 ；

      2）鋁合金焊絲的化學(xué)成分一般與母材的相應(yīng)或相近 ；

      3）鋁合金焊絲中的耐蝕元素(鎂、錳、硅等)  的含量一般不低于母材的 ；

      4）異種鋁材焊接時(shí)應(yīng)按耐蝕較高、強(qiáng)度高的母材選擇焊絲。

      2、汽車(chē)輕量化發(fā)展鋁合金的需求

      隨著汽車(chē)的越來(lái)越普及，汽車(chē)數(shù)量的增長(zhǎng)帶來(lái)了能源消耗和尾氣污染等一系列問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)峻。節(jié)能、環(huán)保、安全是促進(jìn)車(chē)身材料技術(shù)進(jìn)步的主動(dòng)力，輕量化的措施主要有以下兩條：

      1)優(yōu)化汽車(chē)車(chē)身框架結(jié)構(gòu)；

      2)用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵材料。

      另外，也有認(rèn)為可以采用多種材料以實(shí)現(xiàn)輕量化，見(jiàn)圖1

      鋁合金板材在汽車(chē)車(chē)身上的應(yīng)用

      汽車(chē)車(chē)身約占汽車(chē)總重的30%，而在汽車(chē)內(nèi)外板上用鋁合金來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼板就可使白車(chē)身減重約40%~50%，進(jìn)而使整車(chē)減重10%左右。

        變形鋁合金適合壓力加工，通過(guò)冷變形和熱處理可使其強(qiáng)度進(jìn)一步提高。可制成板材、管材、棒材以及各種形狀的型材。變形鋁合金主要用于汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)罩、車(chē)頂棚、車(chē)門(mén)、翼子板、行李箱蓋、地板、車(chē)身骨架及覆蓋件。過(guò)去用于轎車(chē)車(chē)身的鋁合金主要有Al-Cu-Mg(2000系)、Al-Mg(5000系)和Al-Mg-Si(6000系)三大系列，見(jiàn)圖2；在美國(guó)，95%的油罐車(chē)采用鋁合金制造，見(jiàn)圖3，奧迪的鋁合金車(chē)身結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

      綜合相關(guān)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表3），總結(jié)出應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身板的成品板材的性能要求：

    （a）T4(p)狀態(tài)下

      屈服強(qiáng)度：90~140MPa

      抗拉強(qiáng)度：220~285MPa

      延伸率（總）：≥20%

                n值：≥0.27（拉伸應(yīng)變硬化指數(shù)）

                r值： ≥0.65（0°）（塑性應(yīng)變比）

                         ≥0.40（45°）

                         ≥0.55（90°）

  （b）預(yù)變形2%+烘烤后屈服強(qiáng)度：160~260MPa

      3、鋁合金激光焊相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明

      關(guān)于激光焊接鋁合金的相關(guān)研究，已經(jīng)有相當(dāng)多的著作和論文說(shuō)明。包括正確焊接的工藝，相關(guān)角度，絲光間距，保護(hù)氣，填充焊絲，相關(guān)工藝參數(shù)等以及焊前清理，焊后熱處理等，并從小孔成形機(jī)理和化學(xué)冶金機(jī)理、熱循環(huán)理論解釋如何防止氣孔，熱裂紋，接頭軟化等問(wèn)題。本文旨在通過(guò)鋁合金的激光焊相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)入手，說(shuō)明鋁合金激光焊相關(guān)工藝規(guī)程的建立過(guò)程。 

     
      相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如下：

       1、ISO 3834-2-2008金屬材料熔化焊的質(zhì)量要求
       第2部分：完整質(zhì)量要求

焊接完整質(zhì)量要求，包括焊接設(shè)備、焊接材料、焊縫質(zhì)量及合格要求、人員資質(zhì)、工藝評(píng)定方法，試驗(yàn)及檢驗(yàn)，以及焊后處理等工藝細(xì)節(jié)完整要求。

       
        2、ISO 14732-1998 焊接人員.金屬材料的完全機(jī)械化焊接和自動(dòng)焊接的熔焊工和阻焊工的認(rèn)可試驗(yàn)

       
        激光焊有關(guān)焊工及焊接操作工的要求

      
        3、ISO 14731 焊接管理——任務(wù)及職責(zé)

      
        激光焊的焊接管理工作任務(wù)和職責(zé)說(shuō)明

       
        4、ISO 15614-11 金屬材料焊接工藝規(guī)程及評(píng)定——焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)——第十一部分：電子束及激光焊接

     
        激光焊的焊接工藝規(guī)程及評(píng)定要求，用于新工藝的驗(yàn)證。

      
        5、ISO 13919-2-2001+A1-2003 焊接電子束和激光焊接頭缺陷的質(zhì)量分級(jí)指南 第2部分

       
        激光焊接頭缺陷的質(zhì)量分級(jí)，包括氣孔的大小、分布、密集度以及咬邊、余高、錯(cuò)邊、飛濺等缺陷的具體描述和評(píng)定等級(jí)。

      
        6、ISO 15609-4-2004金屬焊接工藝的規(guī)范和驗(yàn)收 焊接工藝規(guī)范 第4部分：激光束焊

      
        被驗(yàn)證合格的激光焊接工藝試驗(yàn)，相關(guān)規(guī)范具體描述。

      
        7、GBT 3880.2-2012 一般工業(yè)用鋁及鋁合金板、帶材 第2部分：力學(xué)性能

      
        鋁合金的分類(lèi)以及每種鋁合金相關(guān)力學(xué)性能參數(shù)，方便查找各狀態(tài)下的力學(xué)性能值。

      
       8、ISO 17637焊縫的無(wú)損檢驗(yàn)——熔化焊接頭外觀檢驗(yàn)

    
       焊縫的無(wú)損檢驗(yàn)——熔化焊接頭外觀檢驗(yàn)

       
       9、ISO 17636焊縫的無(wú)損檢驗(yàn).熔焊接頭的放射檢驗(yàn)

       
       熔焊接頭的放射檢驗(yàn)，可用于檢查鋁合金焊縫的氣孔數(shù)量、位置、尺寸、密度等。

      
       10、ISO 17640-2010 焊縫的無(wú)損檢驗(yàn) 超聲波檢測(cè)

        
       焊縫的超聲波檢測(cè)，可用于檢測(cè)缺陷的位置、數(shù)量、尺寸等。

      
       11、GB/T 3246-2012 變形鋁及鋁合金制品組織檢驗(yàn)方法

      
        鋁合金金相制作方法，分為第一部分：顯微組織檢驗(yàn)方法和第二部分：低倍組織檢驗(yàn)方法。講述腐蝕試劑的制備、試樣的取樣、打磨、腐蝕、組織檢驗(yàn)、晶料測(cè)量。

      
       12、ISO 17662-2005 焊接用設(shè)備的校正、驗(yàn)證和確認(rèn)(包括輔助活動(dòng))

      
       焊接用設(shè)備的校正、輔助設(shè)備、夾具、工具精度的確認(rèn)等。

      
      13、ISO 14532-3-2004 焊接消耗品.試驗(yàn)方法和質(zhì)量要求.鋁合金焊接用焊絲電極、焊   
      絲和焊棒的合格評(píng)定

      焊接消耗品，焊材、保護(hù)氣、氣瓶、減壓器等設(shè)施的合格標(biāo)準(zhǔn)。

     
     14、ISO/TR 17663焊接——與焊接及相關(guān)工藝有關(guān)的熱處理質(zhì)量要求指南

       
      用于鋁合金焊前狀態(tài)的檢查或焊后熱處理標(biāo)準(zhǔn)。

      
      15、GB/T 2652-2010焊縫及熔敷金屬拉伸試驗(yàn)方法

      
       用于分析鋁合金焊縫力學(xué)性能，測(cè)量鋁合金力學(xué)性能的取樣標(biāo)準(zhǔn)及拉伸試驗(yàn)方法。

      
     16、ISO TR 15608-2005焊接 金屬材料分類(lèi)體系指南

       
      金屬材料的分類(lèi)體系，在歐洲標(biāo)準(zhǔn)中，材料代碼說(shuō)明，鋁合金對(duì)應(yīng)于門(mén)類(lèi)2，21為純鋁，22.1為AL-Mn，22.2、22.3、22.4為AL-Mg，23.1為AL-Mg-Si，23.2為AL-Zn-Mg，24.1為AL-Si，24.2為AL-Si-Mn，25為AL-Si-Cu，26為Al-Cu。

      
     17、ISO-2553 焊接、釬焊的圖紙標(biāo)識(shí)意義

      說(shuō)明在完成焊接工藝評(píng)定中的圖紙標(biāo)識(shí)等。

      
     18、GB/T 22639-2008 鋁合金加工產(chǎn)品的剝落腐蝕試驗(yàn)方法

       
     通過(guò)全浸試驗(yàn)，用直觀檢測(cè)或金相觀察的方法評(píng)價(jià)材料對(duì)剝落腐蝕的敏感性。