车载油罐用5083铝合金焊接技术研究

摘要：分析了5083铝合金的强化机理和焊接性能，并针对车载油罐的特点制定了相应的焊接工艺，成功地完成了车载铝合金油罐设备的焊接制造。

关键词：油罐；5083铝合金；焊接工艺；

Abstract: Strengthen mechanism and welding properties of 5083 aluminum alloy are analyzed in the article, and appropriate welding technologies are maked in accordance with charicateristics of vehicle carry oil tank.

Key words：oil tank;5083 aluminum alloy;Welding technology

中图分类号：U469.6+1 文献标识码：A文章编号：

1 前言

近年来，在欧美发达国家，运加油车上大量了采用铝合金罐体。而在我国通常使用钢质罐体，由于钢的密度约为铝合金密度的三倍，罐体自重很大，使得运输成本大大提高。为了提高油料的运输效率，车载铝合金罐体的应用越来越得到各厂家的重视，5083铝合金在罐体制造上有广泛的应用。由于铝合金焊接性较差，因此车载铝合金油罐制造的关键在于如何保证焊接质量。

2 5083铝合金强化机理

5083铝合金是A1-Mg系合金中具有中等强度的不可热处理强化铝合金，Mg和Mn是其主要合金元素。镁元素起主要强化作用，具有一定的固溶强化作用，合金的主要强化相为β(Mg2Al3)相。随着镁含量的增加，合金中β相也随着增加。因为β相在共晶组织中呈骨骼状，硬度较大，β相的增加必然导致合金强度升高。每增加1％的Mg，抗拉强度就提高3O～35N／mm2，镁含量对屈服强度影响最大，镁含量每增加0.3％，屈服强度分别提高17.5MPa。当镁含量低于4％时，合金的抗拉强度低于250MN／mm2，当镁含量位于4～5％之间，合金的抗拉强度可以达到250～280MN／mm2。Al—Mg系合金中添加锰，能够起到补充强化的作用，每增加0.1％Mn，抗拉强度就提高5-7MPa，比等量的镁效果更好。另外，合金中加入锰还可以降低热裂纹倾向，使β(Mg5Al8)相均匀沉淀，改善合金的抗腐蚀性能和焊接性能。

3 5083铝合金焊接性分析

(1)铝合金材料表面易生成致密的Al2O3薄膜，Al203不导电，从而影响电弧燃烧，给焊接造成困难，同时，Al2O3熔点高达20500C，远远超过铝合金的熔点(约660℃)，Al2O3的密度约为铝的1.4倍,焊接时易形成未熔合和夹杂。

(2)铝合金的热导率约为钢的4倍，焊接时的热输入迅速被母材疏导出去，容易产生未焊透、未融合及焊缝气孔等缺陷。

(3)铝的热膨胀系数是碳钢的2倍，其弹性模量却只有钢的1/3，因此铝合金的焊接变形比碳钢要大得多，变形给油罐结构带来不利影响。

(4)铝合金熔点低，在加温到熔化之前无明显的颜色变化，给焊接操作带来一定困难。

(5)铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，晶粒易粗大，导致铝合金焊接接头的强度降低。

4 焊接工艺

4.1 焊接方法的选择

罐身板拼焊采用拼板焊接机，自动熔化极氩弧焊单面焊双面成型，采用琴键式压紧装置控制焊接变形。罐身板的焊接型式如图1所示，焊接时的坡口型式如图2所示。焊机选用Miller(米勒)602自动拼焊机。

图1 罐身板的焊接型式图2 坡口型式

拼板焊接成型后，卷制成罐体形状，罐体焊接成型和封头的焊接采用手工钨极氩弧焊，罐体焊接后矫正焊接变形，然后进行封头的焊接。焊机选用雷姆双脉冲焊机

4.2 焊材的选择

(1)焊丝根据国标GB／T 10858-2008《铝及锅合金焊丝》选用5183焊丝。该焊丝的化学成分见表1。

表l 5183铝焊丝的化学成分(质量分数)(％)

(2)保护气体选用99．99％的氩气。为避免背面接头氧化，焊接前对管材内部进行充氩处理。

4.3 焊前清理

手工钨极氩弧焊时，焊前清理对于保证焊接质量具有十分重要的意义。因为在惰性气体的保护下，熔化金属基本上不发生冶金反应，不能通过脱氧的方法清除氧化物和污染。因此，焊件先用丙酮除掉油污，再用不锈钢丝轮或或钢丝轮清理焊缝及附近20～50mm范围内的氧化膜，清理后立即施焊。

5 产品施焊

根据焊接工艺评定制定的焊接工艺，对油罐罐体进行焊接，焊缝质量符合图纸要求。油罐按照GJB406A《加注轻质燃油罐式汽车通用规范》的要求进行油罐静压试验，焊缝无任何异常，一次试压合格。实践证明，虽然5083铝合金板接焊具有一定的难度，通过合理的焊接工艺，采用合理的坡口形式，可以获得合格、美观、成形良好的油罐。

参考文献

1 《轻金属材料加工手册》编写组．轻金属材料加工手册[M1]．北京：冶金工业出版社，1979

2 曾乐．现代焊接技术手册[M]．上海：上海科学技术出版社，1994

3 傅积和．焊接数据资料手册[M]．北京：机械工业出版社，1994．

4 胡效军，齐淑改，陈波．铝合金5083及6061的焊接．焊接技术，2006，35(4)：72