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【摘 要】为了能有效地提高铝焊接质量从根本上来说就是提高铝焊接产品的质量,以及提高产品的质量就是提高企业的竞争力,本文分析了铝焊接产品质量控制要点;同时结合工程实例分析了焊接的质量问题,提出了铝焊接质量控制的要点,为提高铝产品质量控制提供参考。
【关键词】铝合金;焊接产品;质量控制;质量问题
1.铝焊接工艺要点
1.1预热
为了防止产生冷裂纹,减低铝热影响区的最高硬度,焊接前需进行预热,这是焊接铝的主要工艺措施。此外,预热还能改善接头塑性,减小焊后残余应力。一般情况下,铝的预热温度为150~250℃,裂纹倾向大时,可将预热温度提高至250~400℃。 若焊件太大,当整体预热有困难时,可以进行局部预热,局部预热的范围为焊口两侧各150~200mm。
1.2焊条条件
在许可的环境下可以优先选用碱性焊条。
1.3坡口形式
最常用的坡口形式有v形、双V形、U形和双U形。焊接产品尽量开成U形坡口式进行焊接。目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例,降低焊缝缺陷,防止产生裂纹。
1.4焊接工艺参数
因为母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右,所以焊接第一层时,采用小电流、低速度焊接,以减小母材的熔解深度。
1.5焊后热处理
焊后应该对焊件立即进行消除应力热处理,尤其对于高刚性结构件、大厚度焊件以及严厉条件下工作的焊件。消除应力的回火温度为600~650℃。假如焊接后不能消除应力热处理,应立即开展后热处理。
2.铝焊接产品质量控制
2.1产品质量控制
铝焊接产品的质量控制是为保证某一产品、过程和服务满足质量要求而今进行的作业技术活动。产品有个生产、形成和实现的过程,称之为质量环。质量环的每一个作业技术活动必须在受控范围内,才能满足规定的质量要求下的产品。
2.2控制环节
铝焊接产品质量的控制可以通过产品本身结构设计,可以通过FMEA技术进行质量控制。此外还可以对母材、焊接材料、焊接方法和工艺进行质量控制。还可以通过质量管理保证铝焊接质量。笔者结合工程实践经验,总结了铝焊接质量控制的要点以下:
2.2.1材料的控制
铝材料必须由厂家出具有效的质量保证书。铝焊接材料金属化学成分和外形尺寸符合国家标准。
2.2.2铝焊接工艺需进行评定
焊接工艺的评定由单位进行评定试验,评定任务书中设计的各项参数和工艺措施,待评定合格才能施行焊接。
2.2.3铝焊接产品焊接工要经过资格考试合格之后才能上岗
各单位结合自单位本身的实际情况合理安排培训和考试。
2.2.4对铝焊接产品
焊接人员要根据其结构的特点制定具体的焊接工艺。根据铝焊接产品的结构特点,制定合理的能减少焊接应力和变形的焊接顺序。
2.2.5制作产品焊接板
检验产品的焊接接头的力学性能。产品的焊接试板是用来检验产品的焊缝质量。
2.2.6焊缝返修
按照规范规定,有产品焊缝超标缺陷的必须进行返修,返修前需制定返修工艺,需经过评定支座才能实行返修。
2.2.7铝焊接热处理
为了消除铝焊接残余应力,保证产品的力学性能,按照相关规定,对壁厚超过一定值产品进行热处理。对一些特殊的铝焊接产品,为了保证焊缝质量,减少焊接应力,需要进行焊前预热和焊后热处理。
2.2.8焊接设备的工作状态是整个焊接顺利完成的必要条件
焊接后的铝焊接产品需指定地点和措施进行保护。
2.3质量体系
对于铝焊接的质量体系在健全、运行和改善中必须遵循一些基本原理。
2.3.1质量环
质量环是指导思想,是知道企业建立质量体系的理论部分。
2.3.2质量体系结构
质量体系结构有组织结构、领导责任、资源与人员以及工作程序组成。
2.3.3质量体系文件
针对其质量控制采用的要素及要求和规定,系统的编写成文件,包括大纲、计划、记录等文件。
2.3.4质量体系审核
目的是确保质量活动符合质量计划,查明各要素的实施效果,达到预期目的,具体包括质量体系审核、工作质量审核和产品质量审核。
3.案例分析
现在以6082铝合金钎焊接为例,分析了焊接存在的问题以及焊接过程质量控制方法。此产品是连接空调系统的的6082铝合金空气钎焊接头。6082铝合金属于Al-Mg-Si系列热处理的铝合金。主要用于五金零件和结构件,有很好的焊接性能和耐腐蚀性能,铝合金性能比较见表1所示。其中6082铝合金的其他化学成分有Si(0.7%-1.3%)、Fe(0.5%)、Cu(0.1%)、Mn(0.4%-1.0%)、Mg(0.6%-1.2%)、Cr(0.25%)、Zn(0.2%)、Ti(0.1%)。
表1 铝合金性能
3.1质量问题
空气炉钎焊的特点是很容易造成质量不合格,并且无法反工,所以提过产品质量的有效途径是解决焊接质量问题。主要造成6082铝合金焊接产品质量问题的因素有两个:1)6082合金的特性决定对焊接的要求高。跟6063和3003合金相比,其焊接性能差不多,但是6082的优良性能使得很多产品要用此材料作为接头。同时,零件表面的质量和清洁度也会影响产品的质量。2)焊接的工艺直接决定铝合金产品的质量,焊接的温度和加热速度对焊接的质量影响很大,焊接的温度高、速度慢,对焊接的溶剂的湿润性能、密封性能和连接强度有利,但是其产品的强度会降低,不利于产品本身的支撑和固定。
3.2质量控制
3.2.1失效模式及效果分析介绍
失效模式与效果分析FMEA全称是Model and Effects Analysis ,对质量的预防具有很大的作用。失效模式与效果分析是对产品的风险进行评价和分析,使得风险减少到最小值,提高产品的质量。通过FMEA分析,可以分析影响产品质量的原因,包括磨损和加工误差、工艺问题及影响因素,通过纠正措施,可以提过产品的质量。
目前FMEA在工程中形成了一套完成分析方法,是产品设计开发进行风险评估的重要手段,1991年ISO9000推荐产品和过程的设计采用FMEA技术。
3.2.2事先风险数计算(RPN)
事先风险数的计算公式为:RPN=S×O×D,S-严重度;O-频度;D-不易探测度。RPN高,则代表风险大,工程师必须采取预防措施。如果各种实效模式的严重度、不易度与频度不一致,应该经过研究获得一致。值得注意的是,风险程度的标准不是唯一,各个企业可以根据产品的特点和经验定出标准,但是为了保证可比性,相同的产品之间应该采取统一的尺寸。
3.2.3预防措施
(1)在得知RPN值后,应该提出最关键的实效模式,提出纠正措施和预防措施。找出失效的根本原因。(2)应该有多种方案应对失效模式,调动团队成员通过实践来检查预防措施的有效性。(3)纠正和预防措施的完成要限定时间和负责人,保证产品整体进度。
3.2.4效果分析
应用FMEA对6082铝合金钎焊这个过程进行设计分析,找出可能的失效模式。经过团队的研究,主要的关键点在于控制温度、焊接加温速度以及设备的维护上。
4.结语
本文分析了铝焊接产品质量控制要点;同时结合工程实例分析了焊接的质量问题,提出了铝焊接质量控制的要点,通过改善与预防得出效果,总的风险降到了原来风险指数的25%,钎焊接工艺的合格率高达98%,总的失效率降低到了2%-5%,值得为提高铝产品质量控制提供参考。
【参考文献】
[1]堀之内胜之,王广博.铝焊接产皮的成型及技术问题[J].轻合金加工技术,2006,30(06):34~35.
[2]李福秀.把铝焊接到各种金属上的新技术[J].湖南冶金,2010,16(02):26~28.
[3]鲁庄,杨振国.浅谈铝焊接产品施工质量技术[J].价值工程,2010,21(14):17~19.
[4]吴涛.对确保铝焊接产品质量的深入探析[J].交通科技,2002,31(10):75~76.
【关键词】铝合金;焊接产品;质量控制;质量问题
1.铝焊接工艺要点
1.1预热
为了防止产生冷裂纹,减低铝热影响区的最高硬度,焊接前需进行预热,这是焊接铝的主要工艺措施。此外,预热还能改善接头塑性,减小焊后残余应力。一般情况下,铝的预热温度为150~250℃,裂纹倾向大时,可将预热温度提高至250~400℃。 若焊件太大,当整体预热有困难时,可以进行局部预热,局部预热的范围为焊口两侧各150~200mm。
1.2焊条条件
在许可的环境下可以优先选用碱性焊条。
1.3坡口形式
最常用的坡口形式有v形、双V形、U形和双U形。焊接产品尽量开成U形坡口式进行焊接。目的是减少母材熔入焊缝金属中的比例,降低焊缝缺陷,防止产生裂纹。
1.4焊接工艺参数
因为母材熔化到第一层焊缝金属中的比例最高达30%左右,所以焊接第一层时,采用小电流、低速度焊接,以减小母材的熔解深度。
1.5焊后热处理
焊后应该对焊件立即进行消除应力热处理,尤其对于高刚性结构件、大厚度焊件以及严厉条件下工作的焊件。消除应力的回火温度为600~650℃。假如焊接后不能消除应力热处理,应立即开展后热处理。
2.铝焊接产品质量控制
2.1产品质量控制
铝焊接产品的质量控制是为保证某一产品、过程和服务满足质量要求而今进行的作业技术活动。产品有个生产、形成和实现的过程,称之为质量环。质量环的每一个作业技术活动必须在受控范围内,才能满足规定的质量要求下的产品。
2.2控制环节
铝焊接产品质量的控制可以通过产品本身结构设计,可以通过FMEA技术进行质量控制。此外还可以对母材、焊接材料、焊接方法和工艺进行质量控制。还可以通过质量管理保证铝焊接质量。笔者结合工程实践经验,总结了铝焊接质量控制的要点以下:
2.2.1材料的控制
铝材料必须由厂家出具有效的质量保证书。铝焊接材料金属化学成分和外形尺寸符合国家标准。
2.2.2铝焊接工艺需进行评定
焊接工艺的评定由单位进行评定试验,评定任务书中设计的各项参数和工艺措施,待评定合格才能施行焊接。
2.2.3铝焊接产品焊接工要经过资格考试合格之后才能上岗
各单位结合自单位本身的实际情况合理安排培训和考试。
2.2.4对铝焊接产品
焊接人员要根据其结构的特点制定具体的焊接工艺。根据铝焊接产品的结构特点,制定合理的能减少焊接应力和变形的焊接顺序。
2.2.5制作产品焊接板
检验产品的焊接接头的力学性能。产品的焊接试板是用来检验产品的焊缝质量。
2.2.6焊缝返修
按照规范规定,有产品焊缝超标缺陷的必须进行返修,返修前需制定返修工艺,需经过评定支座才能实行返修。
2.2.7铝焊接热处理
为了消除铝焊接残余应力,保证产品的力学性能,按照相关规定,对壁厚超过一定值产品进行热处理。对一些特殊的铝焊接产品,为了保证焊缝质量,减少焊接应力,需要进行焊前预热和焊后热处理。
2.2.8焊接设备的工作状态是整个焊接顺利完成的必要条件
焊接后的铝焊接产品需指定地点和措施进行保护。
2.3质量体系
对于铝焊接的质量体系在健全、运行和改善中必须遵循一些基本原理。
2.3.1质量环
质量环是指导思想,是知道企业建立质量体系的理论部分。
2.3.2质量体系结构
质量体系结构有组织结构、领导责任、资源与人员以及工作程序组成。
2.3.3质量体系文件
针对其质量控制采用的要素及要求和规定,系统的编写成文件,包括大纲、计划、记录等文件。
2.3.4质量体系审核
目的是确保质量活动符合质量计划,查明各要素的实施效果,达到预期目的,具体包括质量体系审核、工作质量审核和产品质量审核。
3.案例分析
现在以6082铝合金钎焊接为例,分析了焊接存在的问题以及焊接过程质量控制方法。此产品是连接空调系统的的6082铝合金空气钎焊接头。6082铝合金属于Al-Mg-Si系列热处理的铝合金。主要用于五金零件和结构件,有很好的焊接性能和耐腐蚀性能,铝合金性能比较见表1所示。其中6082铝合金的其他化学成分有Si(0.7%-1.3%)、Fe(0.5%)、Cu(0.1%)、Mn(0.4%-1.0%)、Mg(0.6%-1.2%)、Cr(0.25%)、Zn(0.2%)、Ti(0.1%)。
表1 铝合金性能
3.1质量问题
空气炉钎焊的特点是很容易造成质量不合格,并且无法反工,所以提过产品质量的有效途径是解决焊接质量问题。主要造成6082铝合金焊接产品质量问题的因素有两个:1)6082合金的特性决定对焊接的要求高。跟6063和3003合金相比,其焊接性能差不多,但是6082的优良性能使得很多产品要用此材料作为接头。同时,零件表面的质量和清洁度也会影响产品的质量。2)焊接的工艺直接决定铝合金产品的质量,焊接的温度和加热速度对焊接的质量影响很大,焊接的温度高、速度慢,对焊接的溶剂的湿润性能、密封性能和连接强度有利,但是其产品的强度会降低,不利于产品本身的支撑和固定。
3.2质量控制
3.2.1失效模式及效果分析介绍
失效模式与效果分析FMEA全称是Model and Effects Analysis ,对质量的预防具有很大的作用。失效模式与效果分析是对产品的风险进行评价和分析,使得风险减少到最小值,提高产品的质量。通过FMEA分析,可以分析影响产品质量的原因,包括磨损和加工误差、工艺问题及影响因素,通过纠正措施,可以提过产品的质量。
目前FMEA在工程中形成了一套完成分析方法,是产品设计开发进行风险评估的重要手段,1991年ISO9000推荐产品和过程的设计采用FMEA技术。
3.2.2事先风险数计算(RPN)
事先风险数的计算公式为:RPN=S×O×D,S-严重度;O-频度;D-不易探测度。RPN高,则代表风险大,工程师必须采取预防措施。如果各种实效模式的严重度、不易度与频度不一致,应该经过研究获得一致。值得注意的是,风险程度的标准不是唯一,各个企业可以根据产品的特点和经验定出标准,但是为了保证可比性,相同的产品之间应该采取统一的尺寸。
3.2.3预防措施
(1)在得知RPN值后,应该提出最关键的实效模式,提出纠正措施和预防措施。找出失效的根本原因。(2)应该有多种方案应对失效模式,调动团队成员通过实践来检查预防措施的有效性。(3)纠正和预防措施的完成要限定时间和负责人,保证产品整体进度。
3.2.4效果分析
应用FMEA对6082铝合金钎焊这个过程进行设计分析,找出可能的失效模式。经过团队的研究,主要的关键点在于控制温度、焊接加温速度以及设备的维护上。
4.结语
本文分析了铝焊接产品质量控制要点;同时结合工程实例分析了焊接的质量问题,提出了铝焊接质量控制的要点,通过改善与预防得出效果,总的风险降到了原来风险指数的25%,钎焊接工艺的合格率高达98%,总的失效率降低到了2%-5%,值得为提高铝产品质量控制提供参考。
【参考文献】
[1]堀之内胜之,王广博.铝焊接产皮的成型及技术问题[J].轻合金加工技术,2006,30(06):34~35.
[2]李福秀.把铝焊接到各种金属上的新技术[J].湖南冶金,2010,16(02):26~28.
[3]鲁庄,杨振国.浅谈铝焊接产品施工质量技术[J].价值工程,2010,21(14):17~19.
[4]吴涛.对确保铝焊接产品质量的深入探析[J].交通科技,2002,31(10):75~76.