一种铝合金储气筒的焊接工艺[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111618401 A(43)申请公布日 2020.09.04

(21)申请号 202010383341.7(22)申请日 2020.05.08

(71)申请人 辽宁忠旺铝合金精深加工有限公司

地址 111000 辽宁省辽阳市文圣区罗大台

镇周三村(72)发明人 谷晗　王小山　高雨　于欣　许强　

刘东利　(74)专利代理机构 北京同恒源知识产权代理有

限公司 11275

代理人 杨柳岸(51)Int.Cl.

B23K 9/167(2006.01)B23K 9/173(2006.01)B23K 9/02(2006.01)B23K 9/32(2006.01)

权利要求书1页 说明书6页 附图1页

()发明名称

一种铝合金储气筒的焊接工艺

(57)摘要

本发明涉及一种铝合金储气筒的焊接工艺，属于焊接技术领域，包括以下步骤：对端盖与端盖螺母进行定位并旋转固定，在保护气体下，通过TIG焊机及自动送丝控制器将端盖与端盖螺母自动焊接；对筒体进行定位并固定，通过FSW焊机将筒体的纵缝自动焊接；对筒体与筒体螺母进行定位并旋转固定，在保护气体下，通过TIG焊机及自动送丝控制器将筒体与筒体螺母自动焊接；对筒体与筒体两端的端盖进行定位并旋转固定，在保护气体下，通过MIG焊机将筒体与端盖自动焊接。本工艺对筒体的纵缝采用FSW焊取代传统的MIG焊或TIG焊，提高焊缝质量，降低产品返修率，确保产品尺寸达标，同时提高生产效率。

CN 111618401 ACN 111618401 A

权　利　要　求　书

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1.一种铝合金储气筒的焊接工艺，所述储气筒包括筒体、焊接在筒体外周面上的筒体螺母、焊接在筒体两端的端盖，以及焊接在端盖上的端盖螺母，其特征在于，所述焊接工艺包括以下步骤：

端盖与端盖螺母采用TIG焊自动焊接：对端盖与端盖螺母进行定位并旋转固定，控制TIG焊机的焊及自动送丝控制器的送丝嘴对准端盖与端盖螺母间的焊接位置，在保护气体的保护作用下，将端盖与端盖螺母自动焊接；

筒体的纵缝采用FSW焊自动焊接：对筒体进行定位并固定，控制FSW焊机的搅拌头边旋转边沿着筒体的纵缝进行自动焊接；

筒体与筒体螺母采用TIG焊自动焊接：对筒体与筒体螺母进行定位并旋转固定，控制TIG焊机的焊及自动送丝控制器的送丝嘴对准筒体与筒体螺母间的焊接位置，在保护气体的保护作用下，将筒体与筒体螺母自动焊接；

筒体与端盖的环缝采用MIG焊自动焊接：对筒体与筒体两端的端盖进行定位并旋转固定，控制MIG焊机的焊分别对准筒体与筒体两端的端盖间的环缝，在保护气体的保护作用下，将筒体与筒体两端的端盖自动焊接。

2.如权利要求1所述的铝合金储气筒的焊接工艺，其特征在于，在端盖与端盖螺母进行TIG焊、筒体的纵缝进行FSW焊和筒体与筒体螺母进行TIG焊的步骤中，保护气体均为99.99％纯度的Ar气。

3.如权利要求1所述的铝合金储气筒的焊接工艺，其特征在于，在端盖与端盖螺母进行TIG焊、筒体的纵缝进行FSW焊、筒体与筒体螺母进行TIG焊和筒体与端盖的环缝进行MIG焊的步骤中，分别通过专用工装夹具进行定位和固定。

4.如权利要求1所述的铝合金储气筒的焊接工艺，其特征在于，在端盖与端盖螺母进行TIG焊和筒体与筒体螺母进行TIG焊的步骤中，TIG焊机为AVP-360-OTC焊机，自动送丝控制器为KZ3-FⅡ型自动送丝控制器。

5.如权利要求1所述的铝合金储气筒的焊接工艺，其特征在于，在筒体的纵缝进行FSW焊的步骤中，FSW焊机为ESAB龙门式搅拌摩擦焊机，搅拌头的直径规格为1.8mm。

6.如权利要求1所述的铝合金储气筒的焊接工艺，其特征在于，在筒体与端盖的环缝进行MIG焊的步骤中，MIG焊机为DP-400(S-2)-OTC焊机。

7.如权利要求1所述的铝合金储气筒的焊接工艺，其特征在于，在端盖与端盖螺母进行TIG焊的步骤中，进行TIG焊的基值电流为100A，送丝速度为260cm/min，端盖与端盖螺母的旋转速度为2.2-2.3rpm。

8.如权利要求1所述的铝合金储气筒的焊接工艺，其特征在于，在筒体的纵缝进行FSW焊的步骤中，进行FSW焊的焊接速度为400mm/min，搅拌头的旋转速度为1500rpm。

9.如权利要求1所述的铝合金储气筒的焊接工艺，其特征在于，在筒体与筒体螺母进行TIG焊的步骤中，进行TIG焊的基值电流为110A，送丝速度为261cm/min，筒体与筒体螺母的旋转速度为2.0-2.1rpm。

10.如权利要求1所述的铝合金储气筒的焊接工艺，其特征在于，在筒体与端盖的环缝进行MIG焊的步骤中，进行MIG焊的其中一端的焊接电流为134-140A，焊接电压为21-22V；另一端的焊接电流为136-142A，焊接电压为21.1-22.2V；筒体与筒体两端的端盖的旋转速度为0.5rpm，焊接转度为368°。

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说　明　书

一种铝合金储气筒的焊接工艺

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技术领域

[0001]本发明属于焊接技术领域，涉及一种铝合金储气筒的焊接工艺。

背景技术

[0002]传统上，汽车用铝合金储气筒的筒体是卷板后以MIG焊或者TIG焊方式焊接筒体的纵缝。这种焊接方法对环境要求较高，焊接后易出现焊穿、气孔、裂纹、未焊透、未熔合等焊接缺陷，导致焊缝质量差、返修率高、产品尺寸变形难以达标。此外，在焊接前需要清理铝合金氧化膜，焊接后需要清理黑灰、飞溅等杂物，影响生产效率。因此，有必要探索焊接储气筒的新工艺。

发明内容

[0003]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铝合金储气筒的焊接工艺，对于储气筒筒体纵缝的焊接采用FSW焊(搅拌摩擦焊)取代传统上的MIG焊、TIG焊，提高焊缝质量，降低产品返修率，确保产品尺寸达标，同时提高生产效率。[0004]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：[0005]一种铝合金储气筒的焊接工艺，所述储气筒包括筒体、焊接在筒体外周面上的筒体螺母、焊接在筒体两端的端盖，以及焊接在端盖上的端盖螺母，所述焊接工艺包括以下步骤：

[0006]端盖与端盖螺母采用TIG焊自动焊接：对端盖与端盖螺母进行定位并旋转固定，控制TIG焊机的焊及自动送丝控制器的送丝嘴对准端盖与端盖螺母间的焊接位置，在保护气体的保护作用下，将端盖与端盖螺母自动焊接；[0007]筒体的纵缝采用FSW焊自动焊接：对筒体进行定位并固定，控制FSW焊机的搅拌头边旋转边沿着筒体的纵缝进行自动焊接；

[0008]筒体与筒体螺母采用TIG焊自动焊接：对筒体与筒体螺母进行定位并旋转固定，控制TIG焊机的焊及自动送丝控制器的送丝嘴对准筒体与筒体螺母间的焊接位置，在保护气体的保护作用下，将筒体与筒体螺母自动焊接；[0009]筒体与端盖的环缝采用MIG焊自动焊接：对筒体与筒体两端的端盖进行定位并旋转固定，控制MIG焊机的焊分别对准筒体与筒体两端的端盖间的环缝，在保护气体的保护作用下，将筒体与筒体两端的端盖自动焊接。[0010]进一步，在端盖与端盖螺母进行TIG焊、筒体的纵缝进行FSW焊和筒体与筒体螺母进行TIG焊的步骤中，保护气体均为99.99％纯度的Ar气。[0011]进一步，在端盖与端盖螺母进行TIG焊、筒体的纵缝进行FSW焊、筒体与筒体螺母进行TIG焊和筒体与端盖的环缝进行MIG焊的步骤中，分别通过专用工装夹具进行定位和固定。

[0012]进一步，在端盖与端盖螺母进行TIG焊和筒体与筒体螺母进行TIG焊的步骤中，TIG焊机为AVP-360-OTC焊机，自动送丝控制器为KZ3-FⅡ型自动送丝控制器。

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进一步，在筒体的纵缝进行FSW焊的步骤中，FSW焊机为ESAB龙门式搅拌摩擦焊机，

搅拌头的直径规格为1.8mm。[0014]进一步，在筒体与端盖的环缝进行MIG焊的步骤中，MIG焊机为DP-400(S-2)-OTC焊机。

[0015]进一步，在端盖与端盖螺母进行TIG焊的步骤中，进行TIG焊的基值电流为100A，送丝速度为260cm/min，端盖与端盖螺母的旋转速度为2.2-2.3rpm。[0016]进一步，在筒体的纵缝进行FSW焊的步骤中，进行FSW焊的焊接速度为400mm/min，搅拌头的旋转速度为1500rpm。[0017]进一步，在筒体与筒体螺母进行TIG焊的步骤中，进行TIG焊的基值电流为110A，送丝速度为261cm/min，筒体与筒体螺母的旋转速度为2.0-2.1rpm。[0018]进一步，在筒体与端盖的环缝进行MIG焊的步骤中，进行MIG焊的其中一端的焊接电流为134-140A，焊接电压为21-22V；另一端的焊接电流为136-142A，焊接电压为21.1-22.2V；筒体与筒体两端的端盖的旋转速度为0.5rpm，焊接转度为368°。[0019]本发明的有益效果在于：[0020]本发明提供的焊接工艺，针对储气筒上不同处的焊缝采用不同的焊接方式，选用最佳的焊接方式组合，达到既保质保量又快速高效的焊接效果。端盖与端盖螺母采用TIG焊，这是因为端盖螺母以插接形式置于端盖上的开孔内，焊接过程中以端盖本身作为底部支撑，采用TIG焊相比于MIG焊和FSW焊具有更好的控制热输入的优势。筒体与筒体螺母也采用TIG焊，在筒体内部可以得到良好的焊接成型，避免因MIG焊形成焊洇等缺陷导致无法承载相应压力。筒体采用FSW焊，在本发明的具体工艺参数设置下，筒体的耐压强度达到6.0-6.6MPa，而采用常规的TIG焊或者MIG焊则只能达到5.0-5.6MPa；并且，FSW焊工艺稳定，提高焊缝质量，降低产品返修率，保证产品焊后尺寸达标，大幅提升产品成品率；再有，焊前无需清理氧化膜，焊后无需清理黑灰、飞溅等杂物，提高生产效率。而筒体与端盖采用MIG焊能够提高20％的焊接效率。

附图说明

[0021]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：[0022]图1为本发明一种铝合金储气筒的焊接工艺的工艺流程图。

具体实施方式

[0023]下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。[0024]如图1所示，本实施例提供一种铝合金储气筒的焊接工艺，所述储气筒包括筒体、焊接在筒体外周面上的筒体螺母、焊接在筒体两端的端盖，以及焊接在端盖上的端盖螺母，所述焊接工艺包括以下步骤：

[0025]S1.端盖与端盖螺母采用TIG焊自动焊接：对端盖与端盖螺母进行定位并旋转固定，控制TIG焊机的焊及自动送丝控制器的送丝嘴对准端盖与端盖螺母间的焊接位置，在保护气体的保护作用下，将端盖与端盖螺母自动焊接；[0026]S2.筒体的纵缝采用FSW焊自动焊接：对筒体进行定位并固定，控制FSW焊机的搅拌头边旋转边沿着筒体的纵缝进行自动焊接；

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S3.筒体与筒体螺母采用TIG焊自动焊接：对筒体与筒体螺母进行定位并旋转固

定，控制TIG焊机的焊及自动送丝控制器的送丝嘴对准筒体与筒体螺母间的焊接位置，在保护气体的保护作用下，将筒体与筒体螺母自动焊接；[0028]S4.筒体与端盖的环缝采用MIG焊自动焊接：对筒体与筒体两端的端盖进行定位并旋转固定，控制MIG焊机的焊分别对准筒体与筒体两端的端盖间的环缝，在保护气体的保护作用下，将筒体与筒体两端的端盖自动焊接。

[0029]所述步骤S1-S4中分别通过专用工装夹具进行定位和固定。

[0030]符号S1-S4仅用于对相应步骤的标记而非对步骤先后顺序的限定，步骤S1-S4的先后顺序可进行任意组合、互换而不脱离本发明的保护范围。[0031]具体的，所述步骤S1中TIG焊机为AVP-360-OTC焊机，自动送丝控制器为KZ3-FⅡ型自动送丝控制器，保护气体为99.99％纯度的Ar气。将端盖与端盖螺母分别置于专用工装夹具的相应位置进行定位并固定，端盖与端盖螺母一起旋转；按下AVP-360-OTC焊机的控制器面板上的“启动”按钮，开启KZ3-FⅡ型自动送丝控制器自动供送焊丝，焊自动下降到位，观察焊及送丝嘴与待焊处的相对位置，若未对准则予以调整；关门并再次按下“启动”按钮，焊机开始自动焊接，焊接完成后焊自动上升，从而将端盖螺母焊接在端盖上。步骤S1中进行TIG焊的各项具体工艺参数如下表1：[0032]表1：

[0033]

由表1可见，所述步骤S1中，进行TIG焊的基值电流为100A，送丝速度为260cm/min，

端盖与端盖螺母的旋转速度为2.2-2.3rpm。

[0035]所述步骤S2中FSW焊机为ESAB龙门式搅拌摩擦焊机，搅拌头的直径规格为1.8mm。将卷边完成预焊接的筒体置于专用工装夹具的相应位置进行定位并固定，使筒体横置；操纵ESAB龙门式搅拌摩擦焊机的操作手柄旋钮，焊自动下降到位，观察搅拌头与筒体的纵缝的相对位置，若未对准则予以调整；按下“启动”按钮，焊机开始自动焊接，焊接完成后搅拌头自动上升，从而完成对筒体的纵缝的焊接。步骤S2中进行FSW焊的各项具体工艺参数如下表2：

[0036]表2：

[0034]

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[0037]

由表2可见，所述步骤S2中，进行FSW焊的焊接速度为400mm/min，搅拌头的旋转速

度为1500rpm。

[0039]所述步骤S3中TIG焊机为AVP-360-OTC焊机，自动送丝控制器为KZ3-FⅡ型自动送丝控制器，保护气体为99.99％纯度的Ar气。将筒体与筒体螺母分别置于专用工装夹具的相应位置进行定位并固定，筒体与筒体螺母一起旋转；按下AVP-360-OTC焊机的控制器面板上的“启动”按钮，开启KZ3-FⅡ型自动送丝控制器自动供送焊丝，焊自动下降到位，观察焊及送丝嘴与待焊处的相对位置，若未对准则予以调整；关门并再次按下“启动”按钮，焊机开始自动焊接，焊接完成后焊自动上升，从而将筒体螺母焊接在筒体上。步骤S3中进行TIG焊的各项具体工艺参数如下表3：[0040]表3：

[0038]

[0041]

由表3可见，所述步骤S3中，进行TIG焊的基值电流为110A，送丝速度为261cm/min，

筒体与筒体螺母的旋转速度为2.0-2.1rpm。

[0043]所述步骤S4中MIG焊机为DP-400(S-2)-OTC焊机，保护气体为99.99％纯度的Ar气。将筒体与筒体两端的端盖分别置于专用工装夹具的相应位置进行定位并固定，使筒体横置，筒体的左右两端各有一端盖，筒体与筒体左右两端的端盖一起旋转；按下DP-400(S-2)-OTC焊机的操作台上的“启动”按钮，机头前进到位，尾座前进到位，左端焊和右端焊下降到位，观察左端焊和右端焊分别与待焊环缝的相对位置，若未对准则予以调整；关门并再次按下“启动”按钮，焊机开始自动焊接，焊接完成后左端焊和右端焊自动上升复位，机头和尾座复位，托架下降到位；开门，取出焊好的储气筒工件。步骤S4中进行MIG焊的左端各项具体工艺参数及右端各项具体工艺参数分别如下表4-1和表4-2：[0044]表4-1：

[0042]

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[0045]

[0046]

表4-2：

[0047]

由表4-1和表4-2可见，所述步骤S4中，进行MIG焊的左端的焊接电流为134-140A，

焊接电压为21-22V；右端的焊接电流为136-142A，焊接电压为21.1-22.2V；筒体与筒体两端的端盖的旋转速度为0.5rpm，焊接转度为368°。

[0049]本实施例提供的铝合金储气筒的焊接工艺，针对储气筒上不同处的焊缝采用不同的焊接方式，选用最佳的焊接方式组合，达到既保质保量又快速高效的焊接效果。本焊接工艺与其他对比焊接工艺的焊接效果如下表5：[0050]表5：

[0048]

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[0051]

本焊接工艺中，端盖与端盖螺母采用TIG焊，这是因为端盖螺母以插接形式置于端

盖上的开孔内，焊接过程中以端盖本身作为底部支撑，采用TIG焊相比于MIG焊和FSW焊具有更好的控制热输入的优势。筒体与筒体螺母也采用TIG焊，在筒体内部可以得到良好的焊接成型，避免因MIG焊形成焊洇等缺陷导致无法承载相应压力。筒体采用FSW焊，在本实施例提供的具体工艺参数设置下，筒体的耐压强度达到6.0-6.6MPa，而采用常规的TIG焊或者MIG焊则只能达到5.0-5.6MPa；并且，FSW焊工艺稳定，提高焊缝质量，降低产品返修率，保证产品焊后尺寸达标，大幅提升产品成品率；再有，焊前无需清理氧化膜，焊后无需清理黑灰、飞溅等杂物，提高生产效率。而筒体与端盖采用MIG焊能够提高20％的焊接效率。[0053]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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图1

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