陳友興

（福建省閩鋁輕量化汽車(chē)制造有限公司，福建 建陽(yáng) 354200）

隨著汽車(chē)輕量化的快速發(fā)展，鋁合金作為輕質(zhì)材料也越來(lái)越多的應(yīng)用于汽車(chē)制造，而鋁合金焊接具有一定難度，鋁合金的焊接質(zhì)量控制成為相關(guān)企業(yè)的重要課題。國(guó)內(nèi)外中高端焊接產(chǎn)品的制造企業(yè)大都依據(jù)ASME、ISO3834、EN1090、EN15085等焊接標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行焊接工藝評(píng)定、焊工技能評(píng)定、無(wú)損檢測(cè)人員資格評(píng)定等，建立起適用于行業(yè)要求的焊接質(zhì)量體系，并通過(guò)第三方機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。我司制造的全鋁掛車(chē)、鋁合金廂車(chē)的安全風(fēng)險(xiǎn)性較低，其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、客戶(hù)規(guī)范并未要求建立焊接質(zhì)量體系，無(wú)須花費(fèi)過(guò)多的質(zhì)量成本建立過(guò)于嚴(yán)苛的焊接質(zhì)量體系，但鋁合金焊縫開(kāi)裂可能直接造成產(chǎn)品構(gòu)件失效。鋁合金的焊接質(zhì)量很大程度上取決于焊工技能和焊工態(tài)度，因此需要圍繞焊工，在公司內(nèi)部建立一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)鋁合金焊接的質(zhì)量控制體系，對(duì)焊接這一特殊工序進(jìn)行控制，同時(shí)也作為公司ISO9001質(zhì)量體系在焊接管理要求上的補(bǔ)足和完善。

1 鋁合金的焊接特性和要求

1.1 焊前清理要求

鋁合金表面易形成氧化膜，熔點(diǎn)達(dá)2000℃以上，遠(yuǎn)超過(guò)鋁合金的熔點(diǎn)，氧化膜的存在會(huì)導(dǎo)致焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔、夾雜，可采用機(jī)械打磨去除氧化膜。另外，鋁合金型材在機(jī)加工后，殘留在表面上的切削液應(yīng)使用蘸有丙酮的抹布擦除干凈，否則工件裝配后，縫隙內(nèi)的切削液將引起焊接氣孔。

1.2 送絲系統(tǒng)的要求

鋁合金焊絲較軟，需要使用專(zhuān)用的U形槽送絲輪組、尼龍質(zhì)地的送絲軟管以及專(zhuān)門(mén)的導(dǎo)電嘴。鋁合金焊絲在焊接過(guò)程中易受到阻力而使導(dǎo)電嘴堵塞，影響焊接效率和質(zhì)量，焊工應(yīng)定期對(duì)送絲系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

1.3 未熔合、裂紋缺陷

鋁合金的熱導(dǎo)率大，焊接需要的熱量更大，特別是起弧時(shí)，由于母材的溫度較低，易產(chǎn)生未熔合缺陷，因此必須采用具有“熱起弧”功能的焊機(jī)。熔化狀態(tài)的鋁合金在凝固結(jié)晶過(guò)程中，其體積大約減少6%[1]，因此鋁合金收弧處在冷卻過(guò)程中的收縮，易產(chǎn)生收弧裂紋，需要焊工掌握收弧技巧填滿弧坑，防止裂紋產(chǎn)生。

1.4 熱影響區(qū)軟化

6000系列鋁合金母材主要強(qiáng)化相為Mg2Si，而鋁合金焊接接頭的熱影響區(qū)會(huì)發(fā)生“過(guò)時(shí)效”，產(chǎn)生粗化的Mg2Si顆粒相[2]，接頭強(qiáng)度大約是母材的70%，而且焊接熱輸入越大，熱影響區(qū)的強(qiáng)度退化就越嚴(yán)重。因此，對(duì)于承受載荷的工作焊縫，強(qiáng)度必須計(jì)算，焊前必須進(jìn)行工藝試驗(yàn)，以獲得合理的熱輸入。另外，焊接返修會(huì)造成熱影響區(qū)重復(fù)加熱，對(duì)接頭強(qiáng)度產(chǎn)生極大影響。因此，對(duì)于厚度小于4mm的鋁合金薄板，散熱條件差，不推薦焊接返修，只能通過(guò)焊工提高操作水平，確保較高的一次焊接合格率。

1.5 鋁合金焊接的危害

鋁合金焊接使用最廣泛的方法是熔化極氬弧焊，而氬弧焊會(huì)產(chǎn)生電弧輻射、有毒氣體、煙塵等，氬弧焊對(duì)健康的影響，比焊條電弧焊更強(qiáng)烈；鋁合金焊接典型的損害有電光眼炎、鋁塵肺病、呼吸道刺激癥等。而新生代焊工對(duì)工作環(huán)境的要求更高，自我保護(hù)的意識(shí)更強(qiáng)，又大都不愿受規(guī)定的約束，公司把年輕焊工培養(yǎng)成才，卻無(wú)法將其留住，焊工流失嚴(yán)重。因此，除了按傳統(tǒng)觀念靠薪資吸引焊工外，公司還需要建立優(yōu)良的焊接煙塵治理系統(tǒng)，加強(qiáng)焊工的勞動(dòng)保護(hù)工作，焊工才可能長(zhǎng)期穩(wěn)定的在公司從事焊接作業(yè)。

2 鋁合金焊接質(zhì)量控制體系

2.1 從下至上的組織理念

圖1 組織機(jī)構(gòu)圖

根據(jù)鋁合金的焊接特性和要求，以及新生代焊工的特點(diǎn)，鋁合金的焊接質(zhì)量很大程度上依賴(lài)于焊工，需要將焊工作為整個(gè)組織機(jī)構(gòu)中的焦點(diǎn)，其它職能部門(mén)給予支持，由此產(chǎn)生了從下至上的組織理念，如圖1所示?？偨?jīng)理為技術(shù)部、生產(chǎn)部、質(zhì)量部等主要部門(mén)提供指導(dǎo)和資源保證，支持焊工的工作。從下至上的組織機(jī)構(gòu)圖表明，總經(jīng)理在最下方，部門(mén)管理者在中間，焊接班長(zhǎng)和焊工在最上方，中層管理者必需意識(shí)到，就鋁合金產(chǎn)品焊接而言，為焊工服務(wù)是部門(mén)的主要任務(wù)[3]；這樣焊工反饋的問(wèn)題能夠得到迅速解決，產(chǎn)品的焊接質(zhì)量便可提高。

2.2 六項(xiàng)焊接工作

針對(duì)鋁合金的焊接特性和要求，根據(jù)“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”六大影響焊接質(zhì)量的因素，總結(jié)出以下六項(xiàng)焊接工作，作為提高鋁合金焊接質(zhì)量的工作重點(diǎn)：

（1）鋁合金焊接理論及操作培訓(xùn)。

（2）鋁合金專(zhuān)用焊接設(shè)備及配件的選用。

（3）合格的材料輸入。

（4）合理設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)、焊縫大小和長(zhǎng)度；合理的焊接工藝要求。

（5）提供優(yōu)良的焊接作業(yè)環(huán)境與焊工勞保。

（6）焊縫檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與方法，焊工績(jī)效考核。

以上六項(xiàng)焊接工作有助于各部門(mén)識(shí)別和改進(jìn)鋁合金焊接質(zhì)量的機(jī)會(huì)，并以此完善鋁合金焊接質(zhì)量體系程序文件中的相應(yīng)規(guī)定。當(dāng)這些工作出現(xiàn)偏差時(shí)，就可能生產(chǎn)出不合格的焊接產(chǎn)品，相應(yīng)部門(mén)便要立即作出反應(yīng)，解決問(wèn)題。

2.3 各部門(mén)的主要職責(zé)

技術(shù)部要根據(jù)鋁合金焊接接頭能夠達(dá)到的強(qiáng)度，合理設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)、焊縫大小和長(zhǎng)度；規(guī)定合適的零件尺寸公差，使后續(xù)產(chǎn)品的裝配間隙利于焊接；并進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)，編寫(xiě)正確的焊接工藝指導(dǎo)焊工操作，包括焊前清理要求，焊接返修規(guī)程等。生產(chǎn)部應(yīng)配備鋁合金專(zhuān)用焊接設(shè)備及配件，以保證鋁合金送絲穩(wěn)定性，焊機(jī)起弧、收弧規(guī)范需可調(diào)節(jié)，電流類(lèi)型應(yīng)適合焊接鋁合金薄板；還應(yīng)設(shè)計(jì)工裝夾具，固定零件且具有一定防變形作用，保證焊接可達(dá)性，焊縫的位置便于焊工按順序進(jìn)行焊接，避免焊工移動(dòng)較多而引起疲勞；生產(chǎn)部還應(yīng)確保鋁合金產(chǎn)品從原材料下料到部件裝配，各道工序均要按設(shè)計(jì)的尺寸和公差制造，并且滿足工藝文件的要求，最終才能生產(chǎn)出合格的焊接產(chǎn)品。

質(zhì)量部負(fù)責(zé)組織建立鋁合金焊接質(zhì)量體系，包括文件的編制、培訓(xùn)，明確各職能部門(mén)、焊接班長(zhǎng)、焊工的任務(wù)和責(zé)任，并進(jìn)行定期審查，當(dāng)出現(xiàn)偏離技術(shù)文件的情況時(shí)，應(yīng)對(duì)組織多部門(mén)進(jìn)行評(píng)審，并且監(jiān)督職能部門(mén)是否處理焊工反饋的問(wèn)題；還負(fù)責(zé)進(jìn)行鋁合金焊接質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的制定，鋁合金焊接質(zhì)量的檢查；當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，質(zhì)量部進(jìn)行原因分析和制定糾正預(yù)防措施，并反饋給相應(yīng)部門(mén)進(jìn)行整改，從而形成焊接管理的閉環(huán)。

焊接班長(zhǎng)要確保焊工所需的設(shè)備、工具、勞保用品齊全，工作環(huán)境安全可靠，并對(duì)焊工培訓(xùn)焊接工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、操作方法等，起到連接焊工和各職能部門(mén)的作用，從而能夠穩(wěn)定地生產(chǎn)出符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的焊接產(chǎn)品。

體系建立必須得到總經(jīng)理的領(lǐng)導(dǎo)和支持，從下至上的組織理念是鋁合金焊接質(zhì)量體系的關(guān)鍵原則和基礎(chǔ)，一旦管理層用新的理念看待組織機(jī)構(gòu)，他們的角色便真正轉(zhuǎn)變成為焊工服務(wù)，建立鋁合金焊接質(zhì)量體系的阻力就會(huì)小得多，從而為焊工提高鋁合金焊接質(zhì)量創(chuàng)造了可實(shí)施的環(huán)境。

3 結(jié)論

隨著鋁合金材料在汽車(chē)制造中的應(yīng)用不斷增加，鋁合金加工市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越發(fā)激烈；通過(guò)建立鋁合金焊接質(zhì)量體系，各部門(mén)支持焊接工作，焊工的態(tài)度變得更加積極，愿意學(xué)習(xí)并提高自己的焊接水平，能夠連續(xù)穩(wěn)定的輸出較高焊接質(zhì)量的鋁合金產(chǎn)品，進(jìn)而提高客戶(hù)滿意度，使公司在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中占有一席之地。