用于铝合金拼焊板生产的激光焊与搅拌摩擦焊对比研究

批量生产汽车冲压拼焊板工艺是有效利用车身材料的核心技术，是一种将不同厚度和不同合金成分的材料焊成一块片材或卷材的焊接方法。通过精益工程中必要的工具来管理成本的方式使各汽车制造商统一标准，同时能减轻质量和减少材料浪费。

搅拌摩擦焊接技术（FSW）的开发和商业化的显著进步及近10年来对固态焊接技术研究工作有助于人们对轻金属焊接更好地理解。铝合金焊接技术也受益于固态焊接技术，这是因为固态焊接规避了与熔体凝固周期相关的复杂性问题。铝具有在熔融状态下对氢的亲和性，对于依赖于焊接熔池的传统融合技术是个难题。而在固态焊接过程中（如摩擦焊接、搅拌摩擦焊接）则可规避熔融状态轻金属管理的复杂性。

对几种焊接技术进行了定量比较以确定用于大批量生产汽车铝合金拼焊板的最高效方法。对铝板焊接的评价重点在于焊后成型性、表面质量及焊接速度。提供了几种基于激光技术的焊接方法与搅拌摩擦焊技术的比较结果。通过对焊接变量的评估，最终基于焊后质量及性能选择了搅拌摩擦焊接技术。对汽车用铝合金板材进行焊接试验。经氧气回火，将厚度为2.0mm和1.0mm的5182型铝合金板材焊接成标准的对接焊缝结构。采用材料的拉伸强度为306MPa，屈服强度为152MPa，破坏时伸长率为22%。评价了板材在轧制方向和垂直于轧制方向上材料的性能。保证铝板表面无油或润滑油。焊接时保持铝板底部平放，以使板材的厚度差异表现在焊缝的顶部。

经分析比较，在焊接厚度为1mm和2mm的5182-O型铝合金板材时，搅拌摩擦焊接技术是唯一能通过表面质量规范的焊接方法。此外，对研究中涉及到的各种焊接方法进行极限拱顶高度比较后，发现搅拌摩擦焊接技术能表现出最好的焊缝成型性。因为本研究的目的在于确定焊接板能否通过指定的质量规范以及快速地比较各种焊接技术的焊后成型性，故本研究并没有使用所有的评价技术来评估焊后性能。

Yuri Hovanski et al. SAE 2014-01-0791.

编译：黄河