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华东交通大学 动车组制造工艺ppt 铝合金车体制造工艺
• 2、宏观断口检测试验 • 宏观断口检测是所有焊接质量检测等级最 高的一种检测,目前,仅在质量有严格要 求的产品上有此检测要求,其他基本以PT 、 RT为主要检测方法。宏观断口检测主要检 测焊缝形状、尺寸、熔深、根部、微观组 织、气孔、HAZ微观裂纹等是否合格,而 PT 、RT检测仅能检测气孔、裂纹等缺陷。
• (2) 精确修理焊缝 • 主要有旋转锉和砂纸环两种办法。 • ——旋转锉修理:悬转挫有球头、锥形、 柱状等形状
• ——砂纸环或千叶片修理 • 对于表面焊缝的成型修理,一般采用砂纸 环修理
五、铝及铝合金加热处理工艺
• 1、 焊前预热
• 预热时间对AlZnMg合金强度影响如下: • 预热2min,再冷却到室温的强度值为 350MPa • 预热6min,再冷却到室温的强度值为 320MPa • 预热10min,再冷却到室温的强度值为 280MPa
• 1)宏观断口检测的内容 • 焊缝成形是否达到理想形状
• 焊缝尺寸是否符合公差要求
• 熔深是否符合要求
• 气孔尺寸是否超标
• 在10倍放大镜下,检测宏观裂纹
• 2)宏观断口检测的取样办法
2、X射线探伤
• 根据X射线探伤法摄制、显影后的底片黑度, 评定产品的质量等级一般采用三级评定方 法,1级为优良品,2级为合格品,3级为不 合格品。
6、铝合金材料中合金元素成 份对性能及焊接的影响
• 镁Mg含量在0.3-7%之间时,增加强度和改善颗粒 性的作用。 • 锰Mn含量在0.3-1.2%之间时, 起耐海水腐蚀和增 加强度的作用。 • 铜Cu含量在5%以下时,影响耐腐蚀性、提高淬 火性。 • 硅Si含量一般控制在12%以下,能够起到降低铝 合金熔点的作用。AlSi12常用作铝合金钎焊材料。 硅的加入,也会带来金属纹理结构变粗,金属收 缩变小,抗裂纹增强。 • 对裂纹产生影响最大的是Si、Mg、Cu含量
• 4、铝合金焊后残余应力处理的方法 • 铝的线膨胀系数是钢的3倍,这就意味着会 有严重的扭曲变形和高的残余应力。 • 一个降低焊接残余应力的方法是敲击法 (用1kg的圆头铜锤敲击焊缝金属),可降 低残余应力水平。对于薄件一般不适合采 用敲击法。对于薄工件,如果要求降低残 余应力,建议采用热处理方法。
• 预热温度对材料抗拉强度影响
• 2、焊后火焰调修 • 计火焰的温度。焊接变形调修需要火焰加 热,加热位置原则上只能在焊缝位置
• 3、焊后处理 • 焊件进行完全的重新热处理是不实际的, 焊件可以在固溶热处理状态下焊接,焊后 进行人工时效处理。
6、铝合金常见焊接缺陷、原因分析
• 气孔、咬边、起楞、裂纹、未焊透等均定 义为工艺缺陷。 • 1)气孔 • 铝合金焊接过程中最容易出现的焊接缺陷
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外在导致原因: 环境湿度导致的气孔(氢) 焊接保护气体不当造成的气孔 油污、灰尘、赃物导致的气孔 操作不当导致的气孔(当焊接前倾角度过 小或操作不稳) • 焊接参数导致的气孔
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内在原因: 焊丝含氢量高导致的气孔 焊丝软管质量导致的气孔 操作位置导致的气孔 如横焊位置,由于在横焊位置上部,焊接 保护较差,焊接保护氩气比重比空气大, 保护气体过多地流向下方,造成焊缝上部 气孔过多。
6、咬边
• 在焊缝两侧,熔化的金属熔化掉基体金属 一部分深度,称为咬边,
7、焊缝加强高和宽度过大
8、焊接背透和凸度过大
七、铝合金焊接变形和调修技术
1、焊接变形的影响因素
• 1)焊接方法的影响因素 • 如TIG焊接变形要大于MIG,激光焊接变形 要远小于MIG,自动焊接变形要小于手工焊 接,根据具体产品结构和性质,制定合适 的焊接方法。
二、铝及铝合金材料的焊接特性
• 1、熔点 • 可焊接的商用铝合金的熔化温度大约在560℃620℃。在焊接过程中容易产生焊穿。 • 2、热传导 • 铝及铝合金的导热系数大,导热速度是钢的3倍。 • 厚板——预热
• 3、热膨胀 • 焊接坡口的形状和焊缝数量是影响变形量 的主要因素,双面对接焊的变形量通常比 多焊道V型坡口焊的变形量要小得多。 • 焊接速度较低时,热输入量多会导致更大 的膨胀,并且在冷却的过程中收缩也较大。 热输入量不充足会导致焊缝熔化不良,产 生未焊透和未熔合等缺陷。焊前预热可降 低产品的变形程度和产生裂纹的倾向,并 能提高焊接速度。
• 指出铝合金焊接最危险的热裂纹敏感区间 为Mg含量在0.5和2.5%之间、Si含量在0.3 和1.5%之间时,裂纹倾向最大。
三、焊接保护气体
• • 1. 氩气 焊接铝合金薄板时,主要使用纯氩气保护,这主要是因 为纯氩气保护时的热输入量较小、熔深浅的原故。
• 2. 氦气 • 氦气(He)也是惰性气体,焊接过程中,吸热小,熔池 停留时间长,因此氦气保护焊接时气孔倾向小。但由于纯 氦气保护焊接时,电弧稳定性差、短路过渡形式等缺点, 故一般不单独使用。 • 3. 氩-氦混合气体 • 如果用于大厚度铝合金板材的焊接或散热系数更大的铜 合金的焊接时,可以增加氦气的
2、裂纹
• 1)、焊缝裂纹——热裂纹 • 收缩应力过大产生的裂纹 如改变焊接顺序、卡紧位置可缓解收缩 应力的大小。 • 焊接材料和母材不匹配导致的裂纹 • 焊角过小
• 2)、母材(HAZ)裂纹 • 3)、弧坑裂纹——常见 • 4)、微观裂纹——解决的唯一措施就是增 加焊接速度,降低热输入。
2、夹渣
• 3)3000系列(铝锰合金) • 主要用途:主要用于建材的成形加工材料。 常用于制做锅、水壶等容器,以及热交换 器零部件等。 • 4) 4000系列(铝硅合金) • 主要用途:常被用做焊条(电极焊丝)及 硬钎焊用填料。常用于制做补强件,热交 换器等。
• 5)5000系列(铝镁合金) • 主要合金成分:Mg(0.2~5.6%),只添加镁 或同时还添加锰的铝合金为非时效硬化铝 合金。 • 特点:耐海水腐蚀、焊接工艺、成形性好, 强度比较高。 • 主要用途:最近多被用做焊接材料。常用 在建筑、船舶车辆、机械零件、饮料罐等 方面。
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5、铝及铝合金表面氧化膜的影响 氧化膜熔点为2050℃ --氧化膜易吸附水分,焊接时容易产生气孔; --氧化膜不导电,焊接时会使电弧不稳; --氧化膜的密度大,焊接时破碎的氧化膜将沉积 在熔池中形成夹杂; • --氧化膜熔点高,会阻碍填充金属和母材的熔合, 易产生氧化物夹渣,因此焊接之前
• 3)压力机成型
• 4)滚弯
2、蒙皮成型技术
• 用特殊的蒙皮拉伸机进行成型
十、铝合金产品的焊缝质量检验
• 1、外观检测 • 这种检验方法是以肉眼观察为主,有时也 可用低倍放大镜观察,外观检验的内容主 要为检查咬边、表面气孔、裂纹、烧穿、 焊瘤、弧坑等缺陷,以及焊缝的外形尺寸 是否过高、过低、过宽等不利内容,检查 范围为100%焊缝,这种检验通常叫VT检验
• 2、非时效硬化铝合金 非时效硬化铝合金在热处理后不硬化。它 们从固溶处理中得到较高的强度(与纯铝 相比)。AL—Mg和Al-Mn合金是典型的非 时效强化铝合金。
• 3、铸造铝合金 • 通过向铝中添加硅可得到铸铝合金。
• 4、牌号 • 1) 1000系列(工业用纯铝) • 主要用途:家庭用品,机器零件装饰品、 反射镜等。 • 2) 2000系列(铝铜合金) • 主要用途:主要用于飞机材料,铆钉结构 件。
• 对于狭小空间打磨,也常采用直柄砂轮配 指状钢丝刷来完成
• 手动刷---打磨量不大或风动工具难以施展 的部位,手动刷的钢丝不宜过硬,过硬人 工操作不舒适,过软,不能实现功能,钢 丝要选择不锈钢材料,钢丝镀铜的表面不 推荐使用。
2、焊缝修理
• 铝及铝合金焊接过程中,不可避免会产生 焊接缺陷,如融合不良、弧坑裂纹、焊接 起弧成型不好、焊瘤、熔深不够、夹渣等 缺陷需要去除 • 1)长缺陷初级修理 • 超过500mm以上焊缝需要清除重焊,或焊 缝清根焊接时,常用片刀和角向砂轮配合 完成初步切除
• 焊缝透视质量的等级评定标准如下: • (1)焊缝存在裂纹、未熔合或未焊透(双面焊) 时,应评为3级; • (2)单面焊未焊透的深度超过壁厚的15%或 2mm时,应评为3级; • (3)单个缺陷尺寸在任何方向上的最大尺寸超过 1/5板厚(或4mm)时应评为2级,超过1/3板厚 (或8mm)时应评为3级; • (4)缺陷数量的规定,参照EN10042铝及铝合 金缺陷极限值标准。
• 6)6000系列(铝镁硅合金) • 主要合金成分:Mg(0.45~1.5%),Si(0.2~1.2%), 属时效硬化铝合金。 • 主要用途:结构材料、建筑用窗框、土木建筑用 品,螺栓铆钉等。 • 7)7000系列(铝锌镁合金) • 主要合金成分:Zn(0.5~6.1%),Mg(0.1~2.9%), Cu(0.1~2.0%),属高强度时效硬化铝合金。 • 特点:焊接工艺性、耐腐蚀性都不好,是现在铝 合金中强度最高的材料,被称为超超硬铝,抗拉 强度500Mpa。 • 主要用途:飞机结构材料,体育用品,车辆结构 材料
铝合金车体制造工艺基础篇
铝合金车体是轨道交通车辆上 的重要部件,一般来讲,轨道交 通车辆主要由以下几部分构成: 底架、侧墙、端墙、车顶、车头 五部分。
一、铝合金分类
• 1、时效硬化铝合金 • 时效硬化铝合金指的是含有镁、硅、锌或铜的 铝合金通过退火、淬火和时效可以获得较高的抗 拉强度的铝合金。
• 在室温状态下通过数天的时间自然时效,也可在 80°C和160°C之间的温度下加快时效,例如60 °C时,时效60小时,120 °C时,时效24小时, 可以得到相同的时效效果。人工时效还取决于焊 件的大小,越大的焊件,时效时间越长。 • 车辆用铝合金
• 铝合金焊前打磨——清氧化物 • 一般采用直径0.3mm以上的不锈钢丝做 刷子, • 打磨工具主要有两种类型:风动打磨和手 动打磨。 • 风动打磨主要有角向砂轮配杯型碗刷和纵 向砂轮配柱状钢丝刷
角向砂轮配合杯型碗刷工作的示意图
纵向砂轮配合柱状刷的工作示意图