アルミニウムTIG溶接プロセスとMIG溶接プロセス：技術比較、操作のポイントと産業用途
发布时间2025-05-17 分类広報 浏览量19
铝合金焊接的挑战与重要性
アルミニウム 因其轻质、高强度和耐腐蚀性，被广泛应用于汽车、航空航天及船舶制造领域。然而，其高导热性、易氧化特性及热裂纹敏感性，使得焊接工艺面临严峻挑战。以新能源汽车电池托盘为例，焊缝需兼具高强度与气密性，传统工艺难以满足需求，而TIG与MIG焊接技术为此提供了高效解决方案。
铝合金特点：
密度小:铝合金的密度比钢和铜小，约为2.7克/立方厘米，因此铝合金制品比相同体积的钢制品轻。
强度高：铝合金的强度和硬度较高，经过热处理后可显著提高其强度和硬度。
导电性好：铝合金的导电性比纯铜和钢好，可用于制造电线电缆等导电材料。
耐腐蚀性好：铝合金表面容易形成一层致密的氧化膜，具有良好的耐腐蚀性。
TIG焊接技术详解
工艺原理与设备配置
TIG焊（钨极惰性气体保护焊）采用非熔化钨极，在惰性气体（氩气或氦气）保护下形成熔池。交流TIG焊机通过阴极破碎作用，可有效清除铝合金表面氧化膜（Al₂O₃），适合6系（如6061）及5系（如5052）铝合金焊接。
操作要点与参数设置（以6061铝合金为例）
- 焊前处理::
- 丙酮清洗去除油污，不锈钢钢丝刷机械打磨氧化层（禁用砂纸以防碳污染）。
- 焊接参数::
- 电流：80-200A（交流脉冲模式，基值电流占30%）。
- 钨极：铈钨极（直径2.4mm，尖端磨削30°锥角）。
- 保护气体：氩气（纯度≥99.99%），流量10-12L/min。
- 填丝选择：ER4043（硅含量5%，抗裂性好）或ER5356（镁含量5%，强度高）。
优势与局限性
- 优势：焊缝美观、无飞溅，适合薄板（1-3mm）及精密部件（如电子散热器）。
- 局限：焊接速度慢（约0.3m/min），人工成本高。
MIG焊接技术详解
工艺原理与设备选型
MIG焊（熔化极惰性气体保护焊）采用连续送丝机制，适合中厚板焊接。推拉式送丝系统可解决铝合金焊丝（如ER5183）柔软导致的送丝不畅问题。混合气体（Ar+He）能提升电弧稳定性，减少气孔。
操作要点与参数设置（以5083铝合金为例）
- 焊前处理::
- 厚板（＞10mm）需预热至80-120℃（降低热裂纹风险）。
- 坡口设计：V型坡口（角度60°-70°），钝边1-2mm。
- 焊接参数::
- 电流：220-260A（双脉冲模式，低频脉冲减少飞溅）。
- 电压：24-26V，送丝速度8m/min。
- 保护气体：Ar（80%）+He（20%），流量18-20L/min。
优势与局限性
- 优势：效率高（速度可达1.2m/min），适合汽车底盘等长焊缝批量生产。
- 局限：飞溅控制难（需优化脉冲参数），设备初期投入高（机器人系统约50万元）。
TIG vs MIG：工艺选择指南
| 对比项 | TIG焊接 | MIG焊接 |
|---|---|---|
| 适用厚度 | 1-6mm（薄板） | 3-25mm（中厚板） |
| 焊缝质量 | 高精度、无飞溅 | 效率高，飞溅需控制 |
| (製造原価 | 人工成本占比60% | 设备与耗材成本占比70% |
| 典型的なアプリケーション | 航空航天蒙皮、电子外壳 | 船舶甲板、汽车结构件 |
焊接缺陷防控与检测标准
5.1 常见缺陷解决方案
- 気泡：确保保护气体纯度（氩气露点≤-50℃），焊前彻底清洁母材。
- 热裂纹：选择Mg含量高的ER5356焊丝（Mg/Si＞1.5），控制层间温度＜100℃。
- 未熔合：提升电流10%-15%，降低焊接速度至0.8m/min（MIG焊）。
5.2 检测方法
- 目视检测（VT）：参照ISO 10042标准，检测焊缝表面裂纹与咬边。
- X射线检测（RT）：按AWS D1.2要求，气孔直径≤1.5mm为合格。
6. 常见问题解答（FAQ）
Q1：TIG焊能否用直流电焊接铝合金？
- 否！直流TIG无法破碎氧化膜，必须使用交流电。
Q2：MIG焊飞溅多如何解决？
- 改用双脉冲模式，降低峰值电流（例：从300A降至260A），并提高氦气比例至30%。
Q3：焊后是否需要热处理？
- 6系铝合金（如6061）焊后需固溶处理（530℃×2h水淬+180℃×8h时效），恢复强度。
