T-CWAN 0070-2023 鑄鋁攪拌摩擦焊接技術(shù)規(guī)范

ICS

CCS

J

64 T/CWAN

0070—2023鑄鋁攪拌摩擦焊接技術(shù)規(guī)范Technical

specification

stir

welding

of

2023-07-20

發(fā)布 2023-08-01

實(shí)施中國(guó)焊接協(xié)會(huì) 發(fā)布T/CWAN

0070—2023 前 言..................................................................................................................................................................II1

范圍.................................................................................................................................................................... 12

規(guī)范性引用文件................................................................................................................................................ 13

術(shù)語(yǔ)和定義........................................................................................................................................................ 14

技術(shù)要求............................................................................................................................................................ 25

制造工藝............................................................................................................................................................ 5附錄

A（資料性）鑄鋁部件常見(jiàn)結(jié)構(gòu)及攪拌摩擦焊典型應(yīng)用....................................................................... 9附錄

B............................................................................................................................. 12附錄

C（資料性）鑄鋁合金及攪拌頭資料..................................................................................................... 13T/CWAN

0070—2023 本文件按照GB/T

1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由航天工程裝備（蘇州）有限公司提出。本文件由中國(guó)焊接協(xié)會(huì)歸口。公司、艾因蒂克科技（上海）有限公司、北京石油化工學(xué)院、中國(guó)焊接協(xié)會(huì)焊接設(shè)備分會(huì)。譚立武、雷勛發(fā)、林濤、李麗、宋衛(wèi)嗣、萬(wàn)龍、李文曉、郭達(dá)偉、李新松。IIT/CWAN

0070—20231 本文件規(guī)定了YL101、YL102、YL104、YL112、YL113、YL117、YL302等鑄造鋁合金攪拌摩擦焊接的技術(shù)要求和制造工藝。本文件適用于汽車行業(yè)及其它行業(yè)焊接厚度為0.5

mm的鑄鋁材質(zhì)部件的攪拌摩擦焊接制造，部件常見(jiàn)結(jié)構(gòu)及攪拌摩擦焊典型應(yīng)用見(jiàn)附錄A。2 規(guī)范性引用文件文件。GB/T

2649

焊接接頭機(jī)械性能試驗(yàn)取樣方法GB/T

2651

焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法GB/T

2653

焊接接頭彎曲試驗(yàn)方法GB/T

2654

焊接接頭硬度試驗(yàn)方法GB/T

3075

金屬材料

疲勞試驗(yàn)

軸向力控制方法GB/T

3323.2

焊縫無(wú)損檢測(cè)

射線檢測(cè)

第2部分：使用數(shù)字化探測(cè)器的X和伽瑪射線技術(shù)GB/T

3375

焊接術(shù)語(yǔ)GB/T

14125

機(jī)械振動(dòng)與沖擊

振動(dòng)與沖擊對(duì)建筑物內(nèi)敏感設(shè)備影響的測(cè)量和評(píng)價(jià)GB/T

15114

鋁合金壓鑄件GB/T

15115

壓鑄鋁合金GB/T

26955

金屬材料焊縫破壞性試驗(yàn)

焊縫宏觀和微觀檢驗(yàn)GB/T

32259

焊縫無(wú)損檢測(cè)

熔焊接頭目視檢測(cè)GB/T

32563

無(wú)損檢測(cè)

超聲檢測(cè)

GB/T

34630.1

攪拌摩擦焊

鋁及鋁合金

第1部分：術(shù)語(yǔ)及定義GB/T

34630.2

攪拌摩擦焊

鋁及鋁合金

第2部分：焊接接頭設(shè)計(jì)GB/T

34630.3

攪拌摩擦焊

鋁及鋁合金

第3部分：焊接操作工的技能評(píng)定GB/T

34630.4

攪拌摩擦焊

鋁及鋁合金

第4部分：焊接工藝規(guī)程及評(píng)定GB/T

34630.5

攪拌摩擦焊

鋁及鋁合金

第5部分：質(zhì)量與檢測(cè)要求QJ

鋁合金攪拌摩擦焊超聲相控陣檢測(cè)方法T/CWAN

0012

焊接術(shù)語(yǔ)-壓焊T/CWAN

0033

鋁合金攪拌摩擦焊體積型缺陷相控陣超聲檢測(cè)規(guī)范T/CFA

壓鑄鋁合金3 術(shù)語(yǔ)和定義GB/T

3375、GB/T

和T/CWAN

0012界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。本文件中的縮寫(xiě)符號(hào)定義（已注明的除外）見(jiàn)附錄B。退刀臺(tái) location

for

keyhole在鑄鋁部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，用于攪拌摩擦焊匙孔引出停留的結(jié)構(gòu)。焊縫下塌 weld

焊縫區(qū)域過(guò)多金屬穿過(guò)焊縫根部形成過(guò)量塌落焊縫金屬的現(xiàn)象。焊縫下塌示意圖見(jiàn)圖1。退刀臺(tái)直徑或最小寬度（

+2

12

+410

+6T/CWAN

0070—2023圖1 焊縫下塌示意圖 sticky

aluminum鋁示意圖見(jiàn)圖2。圖2 黏鋁示意圖4 技術(shù)要求焊接母材4.1.1Al-Si、Al-Si-Cu、Al-Si-Mg

類鑄鋁的成分及質(zhì)量應(yīng)符合

GB/T15114、GB/T15115、等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。常用鑄鋁合金見(jiàn)附錄

C。4.1.2

冷隔等鑄造缺陷，應(yīng)符合相關(guān)技術(shù)文件或技術(shù)協(xié)議的要求。4.1.3

允許留有的凸起或凹陷不得大于

0.5

mm。4.1.4

應(yīng)存在聚集型或單個(gè)直徑大于

mm

4.1.5

鑄鋁部件設(shè)計(jì)時(shí)建議留有退刀臺(tái)以便引出攪拌摩擦焊匙孔。退刀臺(tái)可以選用鑄鋁部件焊后待加工的光孔或螺紋孔等。退刀臺(tái)尺寸根據(jù)攪拌頭軸肩尺寸進(jìn)行確定，見(jiàn)表

1。4.1.6 焊接接頭設(shè)計(jì)應(yīng)參照

GB/T

34630.2，接頭設(shè)計(jì)形式見(jiàn)表

2。表1表1 退刀臺(tái)尺寸（t）（a）

0.5

max

T/CWAN

0070—2023焊接接頭質(zhì)量等級(jí)劃分為三級(jí)：Ⅰ

級(jí)接頭：受力要求高，適用于承受很大交變載荷或重要受力的關(guān)鍵焊縫；Ⅱ

級(jí)接頭：受力要求較高，適用于承受較大載荷的重要焊縫；Ⅲ

級(jí)接頭：受力要求一般，適用于其他承受較小載荷的一般焊縫。Ⅰ Ⅰ Ⅱ

級(jí)、

Ⅲ

級(jí)接頭。焊接質(zhì)量要求除參照GB/T

34630.5外，還應(yīng)滿足下列要求。4.2.1 尺寸要求焊接深度及焊縫寬度要求見(jiàn)表2。焊縫尺寸還應(yīng)符合客戶設(shè)計(jì)文件或技術(shù)圖紙相關(guān)要求。表2 表2 焊接接頭形式及尺寸要求4.2.2 表面質(zhì)量行加工，則須保證焊道邊緣無(wú)凸起的飛邊毛刺。焊縫表面質(zhì)量要求應(yīng)符合表3的規(guī)定，焊縫表面缺陷示意見(jiàn)圖3。表3 焊縫表面缺陷表3 焊縫表面缺陷

T/CWAN

0070—2023

圖3 焊縫表面缺陷示意圖4.2.3 內(nèi)部質(zhì)量常見(jiàn)焊縫內(nèi)部缺陷類型及質(zhì)量要求應(yīng)符合表4的規(guī)定，焊縫內(nèi)部缺陷示意見(jiàn)圖4。表4 表4 常見(jiàn)焊縫內(nèi)部缺陷類型及質(zhì)量要求T/CWAN

0070—2023圖4 焊縫內(nèi)部缺陷示意圖4.2.4 接頭強(qiáng)度對(duì)于鑄態(tài)條件下的攪拌摩擦焊接對(duì)接接頭，其室溫抗拉強(qiáng)度應(yīng)滿足：a）

Ⅰ級(jí)接頭的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于母材金屬抗拉強(qiáng)度下限的90%；b）

Ⅱ級(jí)接頭的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于母材金屬抗拉強(qiáng)度下限的80%；c）

Ⅲ級(jí)接頭的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于母材金屬抗拉強(qiáng)度下限的。焊前處理焊前應(yīng)按照GB/T34630.5中4.6.2其他對(duì)焊縫質(zhì)量有危害的多余物。5 制造工藝作業(yè)環(huán)境5.1.1 -10℃～40℃85%；超出范圍的環(huán)境條件，制造廠和用戶協(xié)商確定；5.1.2 設(shè)備冷卻及自動(dòng)工裝所需的壓縮空氣壓力應(yīng)滿足使用要求；5.1.3 振動(dòng)源與設(shè)備之間的距離按照GB/T

14125執(zhí)行。焊接設(shè)備5.2.1 定工作。設(shè)備應(yīng)滿足如下條件：a）

主軸最大轉(zhuǎn)速≥3000

；b）

最大焊接深度≥8

mm；c）

控制模式具備恒壓力或恒位移控制功能；d）

重復(fù)定位精度

。5.2.2 對(duì)于不同結(jié)構(gòu)形式的鑄鋁部件推薦不同形式的設(shè)備以滿足生產(chǎn)要求：a）

對(duì)于三維曲面焊接，建議使用具備五軸功能的設(shè)備或機(jī)器人攪拌摩擦焊接設(shè)備；b）

對(duì)于一維或二維焊接，可以使用龍門(mén)式設(shè)備、C

型設(shè)備或機(jī)器人攪拌摩擦焊接設(shè)備。5.2.3 入使用：a）

新設(shè)備落地安裝；b）

設(shè)備重新安裝；c）

設(shè)備大修后或連續(xù)工作滿

6

個(gè)月；d）

影響焊接工藝參數(shù)的零部件更換后。焊件裝夾攪拌針長(zhǎng)度（攪拌針長(zhǎng)磨損量（攪拌針根部磨損量（

0.05

0.05

0.05

錯(cuò)邊量（

10

16

12

22

T/CWAN

0070—2023焊前接縫保持貼緊、對(duì)齊和壓平，裝配間隙及錯(cuò)邊量要求應(yīng)符合GB/T

及表5規(guī)定，裝配間隙及錯(cuò)邊量示意見(jiàn)圖5。底部進(jìn)行剛性支撐，焊件兩側(cè)通過(guò)工裝夾具施加壓緊力和側(cè)向頂緊力。表5 裝配間隙及錯(cuò)邊量要求圖表5 裝配間隙及錯(cuò)邊量要求攪拌頭選擇5.4.1

6材料見(jiàn)附錄

C寬度，焊接區(qū)域不能有干涉或表面鏤空；三維焊接時(shí)，部件設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足三維焊接設(shè)備所需最小圓角。5.4.2

攪拌針一般為帶有螺紋結(jié)構(gòu)和周向均布有三銑平面或三螺旋結(jié)構(gòu)的圓錐形攪拌針，攪拌針長(zhǎng)度（l）與焊接深度（t）的關(guān)系為：l

=

t–(0.2～0.3)

mm。攪拌針根部直徑（d）根據(jù)產(chǎn)品需要設(shè)計(jì)選定。5.4.3

攪拌針上的螺紋旋向?yàn)椋寒?dāng)攪拌針上加工的螺紋旋向?yàn)橛倚龝r(shí)，攪拌針工作時(shí)應(yīng)為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；當(dāng)攪拌針上加工的螺紋旋向?yàn)樽笮龝r(shí)，攪拌針工作時(shí)應(yīng)為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。攪拌針長(zhǎng)度及軸肩尺寸見(jiàn)表

6。表6 攪拌頭尺寸5.4.4 表6 攪拌頭尺寸5.4.4 焊接前應(yīng)按要求對(duì)攪拌頭形狀、黏鋁情況及磨損程度進(jìn)行定期檢驗(yàn)，確保其符合要求：b可用

NaOH

水溶液浸泡，以去除表面黏鋁；c）

攪拌頭磨損量應(yīng)滿足表

7

要求。表7表7 鑄鋁焊接攪拌針磨損量要求T/CWAN

0070—2023圖6 攪拌頭示意圖工藝參數(shù)5.5.1 留時(shí)間、橫向偏移量。在試制或批量焊接生產(chǎn)前，應(yīng)確定和驗(yàn)證焊接工藝參數(shù)，按照

GB/T

進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。所用樣件與被焊母材的材料牌號(hào)、熱處理狀態(tài)和厚度尺寸相同。5.5.2

5.5.1

GB/T34630.4

進(jìn)行焊接工藝評(píng)定：a）

被焊母材的材料牌號(hào)、熱處理狀態(tài)、厚度尺寸發(fā)生變化；b）

每日首件產(chǎn)品生產(chǎn)前需進(jìn)行設(shè)備點(diǎn)檢及焊接參數(shù)確認(rèn)；c）

焊接設(shè)備經(jīng)過(guò)大修或連續(xù)三個(gè)月未使用；d）

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或焊接工裝更換；e）

攪拌頭更換；f）

鑄造設(shè)備、模具、鑄造工藝參數(shù)和操作連續(xù)發(fā)生任何重大變化。人員要求5.6.1 企業(yè)應(yīng)配置攪拌摩擦焊接技術(shù)人員，負(fù)責(zé)焊接工藝試驗(yàn)和工藝制定工作；5.6.2 從事鑄鋁攪拌摩擦焊接設(shè)備的操作人員應(yīng)符合

GB/T

34630.3

攪拌摩擦焊原理，掌握鑄鋁焊接工藝特點(diǎn)，能熟練操作攪拌摩擦焊設(shè)備，經(jīng)考核合格后上崗操作。作安全要求5.7.1 隔音耳塞；5.7.2 焊接過(guò)程中禁止肢體接觸攪拌頭和焊縫，更換攪拌頭和焊接工件時(shí)小心燙傷；5.7.3 焊接過(guò)程中注意工裝夾具運(yùn)動(dòng)范圍，防止夾傷。焊后處理對(duì)焊縫表面無(wú)粗糙度要求的，手動(dòng)或機(jī)械去除飛邊，不可損傷母材基體；對(duì)表面有粗糙度要求的，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮預(yù)留加工余量，建議進(jìn)行機(jī)加工銑平。檢測(cè)方法5.9.1 無(wú)損檢測(cè)T/CWAN

0070—2023GB/T322595部分進(jìn)行。焊接接頭XGB/T

3323.2進(jìn)行，建議采用工業(yè)CT進(jìn)行檢測(cè)。焊接接頭超聲檢測(cè)建議采用相控陣超聲檢測(cè)，檢測(cè)方法按GB/T

32563、QJ

20045-2011或0033進(jìn)行。5.9.2 破壞性檢測(cè)a）

焊接接頭宏觀和微觀金相檢驗(yàn)按

GB/T

26955

進(jìn)行；b）

力學(xué)性能檢驗(yàn)：焊接接頭拉伸試樣取樣按GB/T

2649的規(guī)定進(jìn)行，拉伸測(cè)試方法按GB/T

的規(guī)定進(jìn)行。有要求時(shí)，需要進(jìn)行彎曲、硬度、疲勞試驗(yàn)，按照設(shè)計(jì)文件執(zhí)行。彎曲試樣制備及檢測(cè)按照GB/T

2653硬度試樣制備及檢測(cè)按照GB/T

2654進(jìn)行；疲勞試樣制備及檢測(cè)按照GB/T

3075進(jìn)行。5.9.3 密封性檢測(cè)術(shù)文件的規(guī)定進(jìn)行。檢測(cè)報(bào)告應(yīng)包含檢測(cè)壓力、保壓時(shí)間、合格標(biāo)準(zhǔn)。5.9.4 爆破耐壓檢測(cè)爆破耐壓檢測(cè)根據(jù)客戶要求用于檢測(cè)鑄鋁焊件內(nèi)部水道所能承受的最大瞬時(shí)耐壓能力。通過(guò)往焊破壓力。5.9.5 耐久檢測(cè)耐久檢測(cè)根據(jù)客戶要求用于評(píng)估鑄鋁焊件在模擬工況下的疲勞強(qiáng)度。通過(guò)往焊件水道內(nèi)注入一定否存在泄漏。檢測(cè)報(bào)告應(yīng)包含檢測(cè)介質(zhì)、檢測(cè)壓力、頻率、脈沖次數(shù)。返工要求若采用攪拌摩擦焊補(bǔ)焊處理，補(bǔ)焊次數(shù)應(yīng)不超過(guò)2次，并對(duì)補(bǔ)焊焊縫進(jìn)行全部相關(guān)檢測(cè)。T/CWAN

0070—2023

附錄

A（資料性）鑄鋁部件常見(jiàn)結(jié)構(gòu)及攪拌摩擦焊典型