铝合金燃油箱焊接缺陷产生原因及控制措施

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.12.046

铝合金燃油箱焊接缺陷产生原因及控制措施

张友龙，袁，芮凯，朱成燕

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710000）

摘 要：随着重型卡车对轻量化的要求越来越高，铝合金材料在重卡底盘上的应用也越来越广泛，铝合金燃油箱作为重卡底盘的典型轻量化部件，在批量生产过程中存在焊接气孔、裂缝、未熔合等缺陷，通过对焊缝焊接缺陷、焊缝特征的分析对铝合金油箱焊接缺陷产生原因进行论述并提出预防措施。 关键词：铝合金燃油箱；焊接；控制措施

中图分类号：U466 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)12-129-03

Causes and control measures for welding defects of aluminum alloy fuel tank

Zhang Youlong, Yuan Wenqiang, Rui Kai, Zhu Chengyan

( Shaanxi Heavy-duty Motor Company Limited, Shaanxi Xi'an 710000 )

Abstract: With the increasing demand for light weight of heavy trucks, the application of aluminum alloy on heavy truck chassis is more and more extensive. As a typical lightweight component of heavy truck chassis, aluminum alloy fuel tank has defects such as porosity, cracks, and incomplete fusion in batch production.Through the analysis of weld defects and weld characteristics, the causes of welding defects of aluminum alloy fuel tanks are discussed and preventive measures are put forward.

Keywords: Aluminum alloy fuel tank; welding; control measures

CLC NO.: U466 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)12-129-03

焊接钨极的费用较高，目前铝合金燃油箱多采用MIG焊接。

1 铝合金油箱概述

铝合金燃油箱具有重量轻、外表美观、耐腐蚀性好、制造环保、清洁度高等优点。随着重卡市场对底盘轻量化要求的提高，诸如铝合金燃油箱等轻量化零部件的应用也越来越广泛。

铝合金燃油箱主要由端盖、隔板、本体、加等零件组成（如图1），通常本体与端盖之间通过焊接结构连接（如2），隔板与本体之间采用点焊、角焊或卡锁连接（如图3）。

铝合金燃油箱焊接通常采用MIG焊（融化极惰性气体保护焊）或TIG焊（钨极惰性气体保护焊）。MIG焊和TIG焊均采用氩气作为保护气体，保证焊接时金属不被氧化。因TIG

作者简介：张友龙，就职于陕西重型汽车有限公司。

图1 铝合金油箱组成 图2 端盖连接形式

2 铝合金燃油箱焊接常见缺陷产生原因及预防措施

铝合金燃油箱焊缝主要集中在：1）端盖与本体连接处（如图2）；2）本体自身连接处（如图4）；3）底部放油塞处（如图5）。端盖与本体连接处焊缝为环焊缝其主要特征为：1）焊缝较长（一般超过1000mm）；2）为封闭式焊缝；3）焊接

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汽车实用技术

形状不规则，且受制造误差影响较大。本体连接处焊缝为直焊缝其主要特征为：1）焊缝平直长；2）焊缝与环焊缝有两处交叉。放油塞处焊缝同样为环焊缝其主要特征为：1）焊缝较短（一般为60mm）；2）为封闭式焊缝；3）焊接形状为圆形。

图3 隔板连接形式

由于端盖环焊焊接形状的不规则性及本体直焊缝存在的焊缝交叉，铝合金燃油箱焊接缺陷主要出现在端盖环焊缝处及本体直焊缝与端盖环焊缝交叉处。检测本体直焊焊缝缺陷处残余应力（图6）焊缝交叉补焊处存在拉应力，相邻未补焊处存在压应力（表1），均由不均匀温度造成。对端盖环焊缝及本体直焊缝缺陷处进行断面放大（见图7），焊缝缺陷可以分为：裂纹、未焊透或未融合、气孔。

图4 本体直焊缝 图5 放油塞环焊缝

图6 直焊缝残余应力检测点 表1 直焊缝残余应力测试结果

铝合金燃油箱焊接气孔（如图7（b））是焊接时熔池中气体未在金属凝固前逸出，残存在焊缝中形成的空穴。气体可以是从外界吸收的，也可能是焊接过程中反应生成的。气孔会造成焊缝强度降低，在车辆运行振动过程中引起燃油箱焊缝处渗油。焊缝产生气孔的原因有：1）氩气不纯，造成母材表面的灰尘及其他杂质氧化生成气孔；2）焊丝及母材表面存在油污或水，焊接时蒸发形成气孔；3）空气湿度过大、焊丝长度过长及焊距焊件距离过大等。为防止铝合金燃油箱焊接气孔的产生，在焊接前应严格按照规定清理油箱表面油

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污及其他杂质，对焊接氩气、焊丝品质进行严格把关，严格控制焊接的环境湿度、粉尘，并保证适当的焊丝长度和焊与焊件间距离，在调整焊接参数后应重新进行试焊，合格后再进行焊接。

图7 焊缝缺陷断面图

铝合金燃油箱焊接裂纹（如图7（c）（f））是在焊缝金属结晶的过程中产生的，通过焊接缺陷断面图可以看出，铝合金油箱焊接裂纹多为微观裂纹，但此类裂纹同样会造成焊缝强度降低，尤其是纵向裂纹在整车振动情况下容易发展为贯穿裂纹导致油箱渗油。形成焊接裂纹的主要原因有：1）焊

缝补焊时未对原焊缝进行处理；2）焊接参数不当，造成焊丝与母材之间出现裂缝；3）焊接人员操作不当，焊件间隙不合理等。由于端盖环焊及本体直焊缝交叉处焊缝的特征铝合金燃油箱焊接裂缝主要的原因为焊缝补焊（如图8）时未对原焊缝进行处理，造成焊接裂纹，后期发展为贯穿裂纹后导致油箱渗油。

图8 焊缝补焊

通过对控制本体与端盖组对间隙、增加本体直焊缝引弧板、调整焊接参数等措施降低本体直焊缝及端盖环焊缝的补焊率，从而减少焊接裂纹的产生。

未熔合（如图9）指焊接母材和焊丝或焊道金属间未完全熔化结合。主要为未对母材进行焊前处理或焊接电流过小、焊接速度太快造成，也有可能是焊件间隙不合理造成。铝合金燃油箱焊缝未熔合主要原因为焊件间隙不合理，造成焊接时焊道金属未能完全融合多发生在端盖环焊处。通过控制本体与端盖组队间隙、调整焊接参数等措施可以大大减少端盖

张友龙 等：铝合金燃油箱焊接缺陷产生原因及控制措施

环焊处的焊接未熔合缺陷。

异通过焊接进行自动补偿，解决了因焊接形状不规则造成的焊接缺陷问题。在本体折弯、端盖冲压、组队等方面均实现自动化，解决了端盖与本体组队间隙不均匀造成的焊接缺陷。同时通过适当调整焊接参数，增加引弧板的方式解决了焊缝

图9 焊缝未熔合

交叉造成的焊接缺陷。通过上述改进措施，基本实现了铝合金燃油箱生产的自动化，不仅保证了铝合金燃油箱产品的单件质量同时提高了产品的一致性。

3 结束语

铝合金燃油箱的焊接受焊缝长、焊接形状不规则、焊缝交叉等影响，造成后期失效的焊接缺陷主要为补焊造成其原因可以归结为端盖与本体组队间隙不均匀造成焊接缺陷，在后期人工补焊时未采取有效的焊前清理。加之人工补焊对焊工水平依赖较大，在大规模生产时容易产生焊接缺陷。目前各铝合金燃油箱厂家均采用自动焊机进行焊接，焊接形状差

参考文献

[1] 张建辉.铝合金部件MIG焊接缺陷产生原因及控制措施.科技创

业家[J],2014.

[2] 李宏伟.铝合金常见焊接缺陷分析.轻合金加工技术[J],2010. [3] 李会,郭继祥,等.铝合金MIG焊常见焊接缺陷分析及预防措施[J].

电焊机,2013.

（上接第128页）

重卡尾气抽排系统结构形式：尾气抽排系统包括收烟房、双侧集风装置、顶吸风装置、进出口风幕系统、主吸风系统、风机（减震系统）、风机隔音房、主排风管、电控系统、保护系统、风机平台钢结构（维修通道走台）系统等部分组成。

2.4 尾气抽排系统收烟流程

（1）收烟系统启动的情况下，装配车辆进入收烟房。 （2）在收烟房内启动车辆，并排放浓烟。

（3）由于收烟房前后门口有风幕，阻止的浓烟向外溢出，浓烟经过收烟房顶上三个400*400 排烟孔排出厂房。排烟时效为60～80秒。

（4）装配车辆出收烟房到下个工位。 （5）风机处于连续工作状态。

3 结束语

新的汽车尾气抽排系统可以满足重卡各种形式的排气管口布置，完全达到了预期效果。不论是从生产作业环境还是从人员健康方面，都得到很大改善。随着社会的进步和企业内部的深化改革，人员健康和现场作业环境的改善会越来越受到重视。此次汽车尾气抽排系统的改进，成功的解决了员工作业环境影响身心健康的问题，同时节省了重卡排烟过程人员作业时间，提高的装配效率。

参考文献

[1] GBJ73-84洁净厂房设计规范.

[2] GB3847-2005车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排

放限值及测量方法.

[3] 总装作业环境改善项目技术要求. 2014.3.

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