权利要求
1.
汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法，其特征在于，该焊接方法包括如下步骤：
S1：原料准备，取板材料原料，准备恒温焊接室和焊接设备，加热枪;
S2：原料转移，将板材原料和焊接设备放置在恒温焊接室;
S3：板材原料清洗，对板材原料焊接区域进行打磨去除脏污、氧化皮等;
S4：板材原料固定，利用夹持装置对板材原料进行夹持固定，将焊接设备移动至板材原料旁准备焊接工作;
S5：恒温焊接室温度调整，将恒温焊接室温度调整成大于等于0℃，并保持恒温状态;
S6：板材原料预加热，利用加热枪对板材料原料进行预加热，对板材料原料整体进行加热，利用加热枪前后上下移动对板材料原料进行全面预加热;
S7：调整焊接设备的焊接参数，将焊接设备的焊接参数调整至焊接温度在200℃-500℃;
S8：焊接，利用焊接设备对预加热完毕的板材原料进行焊接处理;
S9：焊后处理，板材原料焊接完毕后持续利用加热枪对其进行整体加热。
2.根据权利要求1所述的汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法，其特征在于，S5中恒温焊接室温度为7℃。
3.根据权利要求1所述的汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法，其特征在于，S6、S9中的加热枪的加热温度为450℃。
4.根据权利要求1所述的汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法，其特征在于，S3板材原料清洗步骤中，利用细砂纸配合钢丝棉对原料板材焊接对接区域进行往复打磨，打磨完毕后采用无水乙醇擦拭表面，静置风干即可去除残留油污与粉尘。
5.根据权利要求1所述的汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法，其特征在于，S4板材原料固定步骤中，夹持装置采用柔性硅胶防滑垫块与板材表面接触，避免薄壁板材原料受到刚性夹持产生压痕与形变。
6.根据权利要求1所述的汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法，其特征在于，S6板材原料预加热步骤中，加热枪与板材表面间距维持在80～120mm，移动速度为10～15cm/s，采用横竖交叉扫掠方式全面加热，预热时长控制在3～5min，保证板材原料整体温度均匀一致。
7.根据权利要求1所述的汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法，其特征在于，S7中焊接设备选用脉冲氩弧焊机，焊接电流设置为60～110A，焊接行走速度为20～30cm/min，保护气体采用高纯氩气，气体流量控制在8～12L/min。
8.根据权利要求1所述的汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法，其特征在于，S8焊接步骤中，采用分段对称焊接方式，分段完成后再进行整条焊缝连续补焊。
9.根据权利要求1所述的汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法，其特征在于，S9焊后处理步骤中，加热枪保持与预加热相同的间距及移动方式，持续保温加热时长不少于15min，之后随恒温焊接室自然降温至室温，禁止风冷骤冷。
10.根据权利要求1所述的汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法，其特征在于，所述板材原料为汽车用
铝合金薄板或高强钢冷轧薄板，恒温焊接室为密闭隔热式结构，内部配备循环匀风装置保证全域温度偏差不超过±1℃。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法。
背景技术
[0002]随着汽车轻量化技术快速发展，铝合金、高强钢、
复合材料薄板等薄壁板材被大量应用于汽车底盘、车身覆盖件、结构支撑构件中。
[0003]目前行业内常规焊接工艺多采用高温熔焊方式，焊接温度普遍超过 600℃，且无环境恒温管控、无焊前整体预热与焊后保温缓冷工序;薄壁板材本身厚度薄、刚度低、热敏感性极强，高温焊接过程中局部热量集中、温度梯度过大，极易出现焊接变形、翘曲、板面凹陷以及焊缝裂纹等缺陷;同时常规工艺未对焊接环境温度进行限定，低温环境下板材母材与焊缝冷却速率骤增，进一步加剧内应力集中，导致焊接接头力学性能下降、耐腐蚀性变差，因此，为了解决此类问题，提出了汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法。
发明内容
[0004]本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0006]汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法，该焊接方法包括如下步骤：
[0007]S1：原料准备，取板材料原料，准备恒温焊接室和焊接设备，加热枪;
[0008]S2：原料转移，将板材原料和焊接设备放置在恒温焊接室;
[0009]S3：板材原料清洗，对板材原料焊接区域进行打磨去除脏污、氧化皮等;
[0010]S4：板材原料固定，利用夹持装置对板材原料进行夹持固定，将焊接设备移动至板材原料旁准备焊接工作;
[0011]S5：恒温焊接室温度调整，将恒温焊接室温度调整成大于等于0℃，并保持恒温状态;
[0012]S6：板材原料预加热，利用加热枪对板材料原料进行预加热，对板材料原料整体进行加热，利用加热枪前后上下移动对板材料原料进行全面预加热;
[0013]S7：调整焊接设备的焊接参数，将焊接设备的焊接参数调整至焊接温度在200℃-500℃;
[0014]S8：焊接，利用焊接设备对预加热完毕的板材原料进行焊接处理;
[0015]S9：焊后处理，板材原料焊接完毕后持续利用加热枪对其进行整体加热。
[0016]优选的，S5中恒温焊接室温度为7℃。
[0017]优选的，S6、S9中的加热枪的加热温度为450℃。
[0018]优选的，S3板材原料清洗步骤中，利用细砂纸配合钢丝棉对原料板材焊接对接区域进行往复打磨，打磨完毕后采用无水乙醇擦拭表面，静置风干即可去除残留油污与粉尘。
[0019]优选的，S4板材原料固定步骤中，夹持装置采用柔性硅胶防滑垫块与板材表面接触，避免薄壁板材原料受到刚性夹持产生压痕与形变。
[0020]优选的，S6板材原料预加热步骤中，加热枪与板材表面间距维持在80～120mm，移动速度为10～15cm/s，采用横竖交叉扫掠方式全面加热，预热时长控制在3～5min，保证板材原料整体温度均匀一致。
[0021]优选的，S7中焊接设备选用脉冲氩弧焊机，焊接电流设置为60～110A，焊接行走速度为20～30cm/min，保护气体采用高纯氩气，气体流量控制在8～12L/min。
[0022]优选的，S8焊接步骤中，采用分段对称焊接方式，分段完成后再进行整条焊缝连续补焊。
[0023]优选的，S9焊后处理步骤中，加热枪保持与预加热相同的间距及移动方式，持续保温加热时长不少于15min，之后随恒温焊接室自然降温至室温，禁止风冷骤冷。
[0024]优选的，所述板材原料为汽车用铝合金薄板或高强钢冷轧薄板，恒温焊接室为密闭隔热式结构，内部配备循环匀风装置保证全域温度偏差不超过±1℃。
[0025]与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0026]1、本发明中通过设置恒温焊接室并限定恒温焊接室的环境温度不低于 0℃，优选7℃恒温作业环境，规避了外界低温工况下薄壁板材焊接时温差过大、冷却速率过快的问题，并且密闭恒温环境可实现焊接空间温度均匀稳定，避免焊缝及母材因环境温变产生内应力集聚，从而减少薄壁板材焊接翘曲、变形、板面褶皱等外观缺陷;同时配合焊前加热枪对板材原料全面加热，改变传统局部定点加热模式，采用上下前后移动扫掠式加热，让板材原料整体温度趋于一致，消除板材原料自身温度差带来的焊接应力，提升汽车轻量化薄壁构件焊接成型平整度，不需要后续大量整形校正工序。
[0027]2、本发明中将焊接温度控制在 200℃-500℃低温区间，区别于传统高温熔焊大热量输入模式，降低焊接热影响区范围，避免棒材原料因高温灼烧出现晶粒粗大、母材性能劣化的情况，并且搭配限定加热枪恒定 450℃加热温度，焊前预热与焊后保温中焊后持续加热缓冷可以有效抑制焊缝淬火裂纹、延迟裂纹产生，稳定焊接接头金相组织与力学性能。
附图说明
[0028]图1为本发明提出的汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法的流程图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0030]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0031]参照图1，汽车轻量化构件薄壁板材低温焊接方法，该焊接方法包括如下步骤：
[0032]S1：原料准备，取板材料原料，准备恒温焊接室和焊接设备，加热枪;
[0033]S2：原料转移，将板材原料和焊接设备放置在恒温焊接室;
[0034]S3：板材原料清洗，对板材原料焊接区域进行打磨去除脏污、氧化皮等;
[0035]S4：板材原料固定，利用夹持装置对板材原料进行夹持固定，将焊接设备移动至板材原料旁准备焊接工作;
[0036]S5：恒温焊接室温度调整，将恒温焊接室温度调整成大于等于0℃，并保持恒温状态;
[0037]S6：板材原料预加热，利用加热枪对板材料原料进行预加热，对板材料原料整体进行加热，利用加热枪前后上下移动对板材料原料进行全面预加热;
[0038]S7：调整焊接设备的焊接参数，将焊接设备的焊接参数调整至焊接温度在200℃-500℃;
[0039]S8：焊接，利用焊接设备对预加热完毕的板材原料进行焊接处理;
[0040]S9：焊后处理，板材原料焊接完毕后持续利用加热枪对其进行整体加热。
[0041]作为本发明的一种技术优化方案，S5中恒温焊接室温度为7℃;S6、S9中的加热枪的加热温度为450℃。
[0042]作为本发明的一种技术优化方案，S3板材原料清洗步骤中，利用细砂纸配合钢丝棉对原料板材焊接对接区域进行往复打磨，打磨完毕后采用无水乙醇擦拭表面，静置风干即可去除残留油污与粉尘;S4板材原料固定步骤中，夹持装置采用柔性硅胶防滑垫块与板材表面接触，避免薄壁板材原料受到刚性夹持产生压痕与形变;S6板材原料预加热步骤中，加热枪与板材表面间距维持在80～120mm，移动速度为10～15cm/s，采用横竖交叉扫掠方式全面加热，预热时长控制在3～5min，保证板材原料整体温度均匀一致。
[0043]作为本发明的一种技术优化方案，S7中焊接设备选用脉冲氩弧焊机，焊接电流设置为60～110A，焊接行走速度为20～30cm/min，保护气体采用高纯氩气，气体流量控制在8～12L/min;S8焊接步骤中，采用分段对称焊接方式，分段完成后再进行整条焊缝连续补焊;S9焊后处理步骤中，加热枪保持与预加热相同的间距及移动方式，持续保温加热时长不少于15min，之后随恒温焊接室自然降温至室温，禁止风冷骤冷;板材原料为汽车用铝合金薄板或高强钢冷轧薄板，恒温焊接室为密闭隔热式结构，内部配备循环匀风装置保证全域温度偏差不超过±1℃。
[0044]工作流程如下：
[0045]S1 原料准备阶段，首先选取符合汽车轻量化标准的 5052 铝合金薄壁板材，核对板材厚度、平面度及材质规格，同时提前调试密闭隔热式恒温焊接室、脉冲氩弧焊机、工业恒温加热枪全套设备，检查恒温焊接室温控系统、循环匀风装置、焊机电路及气路、加热枪温控出风系统是否正常，备好细砂纸、钢丝棉、无水乙醇、柔性夹持工装、高纯氩气等辅助耗材与工装，确保所有设备及物料状态完好，满足连续焊接作业条件。
[0046]S2 原料转移阶段，将待焊接的铝合金薄壁板材平稳搬运至恒温焊接室内部放置平台上;随后将调试完毕的脉冲氩弧焊机整体移入恒温焊接室，连接好焊机电源、氩气管道，保证管线排布规整无弯折漏气，为后续恒温作业与焊接操作做好前期布置。
[0047]S3 板材原料清洗阶段，采用 800 目细砂纸配合钢丝棉，对两块薄壁板材对接焊缝两侧区域进行精细往复打磨，严格控制打磨范围为焊缝两侧各 20mm，彻底打磨去除板材表面氧化皮、锈蚀、冲压油污及加工残留毛刺;打磨完成后采用无尘棉布蘸取无水乙醇，对焊接对接区域及周边板面反复擦拭，擦拭完成后自然静置 8min，待表面乙醇完全风干、无残留水渍及油污后方可进入下一工序，避免杂质残留造成焊缝夹渣、气孔缺陷。
[0048]S4 板材原料固定阶段，采用自带柔性硅胶防滑垫块的专用夹持装置对薄壁板材进行定位夹持，将待对接板材精准对齐;调节夹持装置锁紧力度，将夹持压力设定为0.4MPa，硅胶垫块与板材软性接触，既保证板材焊接过程中无位移、无错边，又可杜绝刚性夹持在薄壁板面产生压痕、凹坑形变;板材固定完成后，将焊接设备焊枪头移动至焊缝起始位置旁，做好施焊准备。
[0049]S5 恒温焊接室温度调整阶段，启动恒温焊接室温控系统与内部循环匀风装置，将室内温度精准调节并恒定至 7℃，通过循环匀风装置实现室内空气缓慢流通，保证焊接室内部各个区域温度均匀，全域温度偏差控制在 ±1℃以内;温度调节完成后保温静置10min，确认室内温度无波动、无局部冷热不均现象，规避外界环境温度波动对薄壁板材焊接造成干扰，建立稳定的低温恒温焊接作业环境。
[0050]S6 板材原料预加热阶段，开启加热枪并设定加热温度恒定为 450℃，待枪头出风温度稳定后，控制加热枪与铝合金板材表面间距保持 100mm，以 12cm/s 的匀速进行前后、上下横竖交叉扫掠移动，对整块薄壁板材进行全域全面预加热;预热时长控制在 4min，全程无局部停留、无近距离直烤，保证板材整体温升均匀，消除板材内部温度梯度，避免后续焊接因局部温差产生应力变形，为低温焊接奠定温度基础。
[0051]S7 调整焊接设备的焊接参数阶段，将脉冲氩弧焊机焊接温度区间调控至 300℃，处于本发明限定的 200℃-500℃低温焊接范围内;同步设定焊接电流 90A，焊接行走速度25cm/min，保护气体选用高纯氩气，氩气流量调节至 10L/min，各项参数设定完成后空载试运行 30s，确认焊机起弧稳定、气流输出平稳。
[0052]S8 焊接阶段，采用分段对称焊接方式进行施焊，单段标准焊接长度设定为 50mm，每完成一段焊接后停歇 25s，待该段焊缝小幅散热稳温后再进行下一段施焊;按照从中间向两端的对称焊接顺序逐段完成，全部分段焊接结束后，再沿整条焊缝进行一次连续补焊修形，全程控制热输入量均匀，避免单次焊接热量集中导致薄板变形，保证焊缝成型饱满、无咬边、无虚焊漏焊。
[0053]S9 焊后处理阶段，焊接完成后不立即撤去加热枪，保持加热枪 450℃恒温、100mm间距及交叉扫掠移动方式，对焊接后的薄壁板材整体持续保温加热 18min;保温结束后关闭加热枪，保持恒温焊接室密闭状态，让板材随室内环境自然缓慢降温至室温，严禁开启室门通风、风扇风冷等骤冷操作，通过焊后持续保温缓冷释放焊接内应力，抑制焊缝产生冷裂纹，稳定焊接接头组织性能。
[0054]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
说明书附图(1)
声明：
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编辑：北方有色网
来源：张国文
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