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用于鋁合金拼焊板生產(chǎn)的激光焊與攪拌摩擦焊對比研究

批量生產(chǎn)汽車沖壓拼焊板工藝是有效利用車身材料的核心技術(shù)，是一種將不同厚度和不同合金成分的材料焊成一塊片材或卷材的焊接方法。通過精益工程中必要的工具來管理成本的方式使各汽車制造商統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，同時能減輕質(zhì)量和減少材料浪費。

攪拌摩擦焊接技術(shù)（FSW）的開發(fā)和商業(yè)化的顯著進步及近10年來對固態(tài)焊接技術(shù)研究工作有助于人們對輕金屬焊接更好地理解。鋁合金焊接技術(shù)也受益于固態(tài)焊接技術(shù)，這是因為固態(tài)焊接規(guī)避了與熔體凝固周期相關(guān)的復(fù)雜性問題。鋁具有在熔融狀態(tài)下對氫的親和性，對于依賴于焊接熔池的傳統(tǒng)融合技術(shù)是個難題。而在固態(tài)焊接過程中（如摩擦焊接、攪拌摩擦焊接）則可規(guī)避熔融狀態(tài)輕金屬管理的復(fù)雜性。

對幾種焊接技術(shù)進行了定量比較以確定用于大批量生產(chǎn)汽車鋁合金拼焊板的最高效方法。對鋁板焊接的評價重點在于焊后成型性、表面質(zhì)量及焊接速度。提供了幾種基于激光技術(shù)的焊接方法與攪拌摩擦焊技術(shù)的比較結(jié)果。通過對焊接變量的評估，最終基于焊后質(zhì)量及性能選擇了攪拌摩擦焊接技術(shù)。對汽車用鋁合金板材進行焊接試驗。經(jīng)氧氣回火，將厚度為2.0mm和1.0mm的5182型鋁合金板材焊接成標(biāo)準(zhǔn)的對接焊縫結(jié)構(gòu)。采用材料的拉伸強度為306MPa，屈服強度為152MPa，破壞時伸長率為22%。評價了板材在軋制方向和垂直于軋制方向上材料的性能。保證鋁板表面無油或潤滑油。焊接時保持鋁板底部平放，以使板材的厚度差異表現(xiàn)在焊縫的頂部。

經(jīng)分析比較，在焊接厚度為1mm和2mm的5182-O型鋁合金板材時，攪拌摩擦焊接技術(shù)是唯一能通過表面質(zhì)量規(guī)范的焊接方法。此外，對研究中涉及到的各種焊接方法進行極限拱頂高度比較后，發(fā)現(xiàn)攪拌摩擦焊接技術(shù)能表現(xiàn)出最好的焊縫成型性。因為本研究的目的在于確定焊接板能否通過指定的質(zhì)量規(guī)范以及快速地比較各種焊接技術(shù)的焊后成型性，故本研究并沒有使用所有的評價技術(shù)來評估焊后性能。

Yuri Hovanski et al. SAE 2014-01-0791.

編譯：黃河