焊前预处理对Alsi10mgmn真空压铸件与铝型材MIG焊接气孔的影响

（1.江西江铃集团新能源汽车有限公司，南昌 330013；2.南昌市车用轻量化材料应用工程技术研究中心，南昌 330013）

摘要：Alsi10mgmn MIG Al⁃真空压铸铝合金在 焊接存在气孔，其连接方式的选择一定程度上受限，通过对

Si10mgmn真空压铸铝合金和型材件进行焊前预处理(氧化皮打磨、酒精清洗、预热处理)后进行MIG焊接，分析Alsi10mgmn MIG了该方案对于焊接气孔的改善效果，结果发现焊前预处理对 真空压铸铝合金和型材件 焊接气1.14%降低为0.73%，同时发现焊缝接头剖面中心区域显微硬度孔改善效果明显，焊缝接头剖面平均气孔率由180 MPA，接头效率为75%，焊前预处理对显微硬度和接头强度基本无影响。

值最高，接头强度为

关键词：Alsi10mgmn 压铸 MIG焊接 气孔

中图分类号：TG40 文献标识码：B 10.19710/J.cnki.1003-8817.20200174

DOI:

1 前言

由于环境危机及节能减排的需求，汽车轻量化成为汽车行业发展的重要方向，目前由于铝合金真空压铸件集成度高、减重效果好等特点广泛应用于

汽车行业[1]。汽车用Alsi10mgmn铝合金真空压铸件

(以下简称SF36)与铝型材主要的连接方式为自冲铆

MIG接[2]和热熔自攻丝连接[3]，其次为 焊接等[4]，由于

铝型材是挤压成型，属于变形铝合金，本体含氢量

SF36

和疏松均较低，焊接时一般气孔率较低，而 与

MIG

焊接过程很容易产生气孔[5]，而气孔

铝型材的对焊接接头的强度特别是疲劳强度有着较大的影

作者简介：杨海（1986—），男，工程师，硕士学位，研究方向为汽车轻量化。

参考文献引用格式：

杨海, 梁琳, 肖帆, 等. Alsi10mgmn MIG焊接气孔的影响[J]. 汽车工艺与材料, 2021（1）：10-14.

焊前预处理对 真空压铸件与铝型材

YANG H, LIANG L, XIAO F, et al. Effects of Pretreatment before Welding on Porosity in MIG Welding of Alsi10mgmn Vacuum Die Casting and Aluminum Profile[j]. Automobile Technology & Material, 2021(1):10-14.

SF36响[6-7]，这在一定程度上限制了其应用，对于

焊3个方面[8-9]，一是铸件本体中

接气孔的来源主要是含有杂质和较多固溶氢；二是铸造充型过程中卷入较多的气体；三是焊接过程中工件的表面油污、焊丝表面和保护气中的水分及空气中的水汽。在焊接过程中由于活泼的铝和水易反应产生氢，氢的溶20倍(在钢解度在熔池液体状态到固体状态时相差

2倍)，从每100 g 0.69 ml

中只相差不到 含氢量为 陡0.036 ml，熔池凝固后大量氢无法溢出形成

降到

Komazaki[11] 100 g Al

气孔[10]。 对每 含氢量分别为1.6 ml 3.5 ml、si 7.5%的铝合金真空压铸

和 含量为

MIG 4 043 5 356

件进行了 焊接研究，选用焊丝为 和

1.6 ml Al

两种，结果发现当铸件含氢量为 时采用4043 5356

和 焊丝均能得到较高质量的焊接接头， 3.5 ml Al 4 043

当铸件含氢量为 时采用 焊丝能得到SF36

较高质量的焊接接头。对于 和型材焊接接1.23%时认为是质量较好的焊接接

头，剖面气孔率为头[12]，当降低焊接环境的大气压力时，并采用激光焊SF36的焊缝气孔率[5]。但目前对如

接时，能显著降低

SF36 MIG

何减少 真空压铸件 焊接气孔的相关研究鲜有报道。基于公司开发的全铝弧焊车身项目对真SF36 6063-T6

空压铸件 与 铝型材的焊接气孔改善进行了研究，主要考虑从生产线可实施角度对焊接试MIG

样进行了焊前处理，然后进行 焊接，分析其对焊

3 结果与讨论

SF36

分别对试验用的 真空压铸铝合金试验件6061-T6和 铝合金型材进行氢含量测试，结果分

接气孔的改善效果，焊前预处理包括依次对焊接试样进行氧化皮打磨、酒精清洗和预热处理，打磨和酒

SF36

精清洗主要目的是为了去除 和铝型材表面的氧化皮和油污，预热处理主要是进一步去除试样表面水分，从而从适应实际生产角度减少焊接气孔的影响因素。

2 试验

2.5 mm SF36-T7

材料采用厚度为 的 真空压铸

2mm 6063-T6

铝合金和厚度为 的 铝合金型材，材

1 1，试样长度约

料成分和力学性能分别见表 和图

120 mm，宽度约为60 mm，焊接形式采用对接，

为

3

设置空白对照组和试验组，空白组和试验组均为组平行样品，空白对照组为不进行焊前处理，直接

TPS 4 000

进行对接焊接。试验采用伏能士 焊机，焊

80A ，保护气(99.99% Ar)流量为15 L/min，

接电流为

20℃ 49%。试验组进行焊前

环境温度 ，环境湿度为处理，包括氧化皮打磨、酒精清洗和预热处理

(100 ℃鼓风干燥箱中放置30 min)，焊接参数同空白

对照组。焊缝打磨后表面及剖面气孔拍照观测采

Image-pro Plus 6.0

用体式显微镜进行，并通过 进行焊缝气孔率统计，材料本体及焊缝力学性能采用

MTS

万能拉力机进行测试，焊缝剖面的显微硬度采用显微维氏硬度计检测。

3.34 ml/100 g Al 0.43 ml/100 g Al

别为 和 ，发现

SF36 6061T6

真空压铸铝合金试验件氢含量远高于MIG SF36

型材，所以在 焊接后 焊接接头气孔率

SF36

会明显高于铝型材，另外对 真空压铸铝合金

X

试验件进行 光检测，确定焊接区域是否存在充型

2

卷气形成的气孔，如图 所示，发现试验试片焊接区域充型过程基本无气孔缺陷。

为研究焊前处理(氧化皮打磨、酒精清洗、100 ℃ 30 min的预热处理)对SF36

鼓风干燥箱中放置 与型MIG 2

材 焊接气孔的影响，将试验分为 组，即空白对照组和试验组，空白组表示不经过任何前处理直接焊接，试验组表示经过如上述前处理后进行焊接，

焊接后焊缝分别进行表面打磨和剖面切割后观察气孔状态，空白对照组表面部分打磨后气孔分布如3 3a 3c图 所示，发现图 和图表面有较为明显的气孔，同时对空白组剖面进行气孔检测，检测位置为15 mm A1、A2、A3距离起弧位置 的 剖面及分别与其15 mm B1、B2、B3、C1、C2、C3间隔 位置的 剖面，剖面4 9 7气孔分布如图 所示，发现 个剖面中 个剖面具有0.64 mm，气孔主要集中在明显气孔，气孔最大直径

0.45 mm，气孔主要集中在焊气孔，气孔最大直径Image-pro Plus缝表面，采用 软件对空白对照组和7试验组的剖面的气孔率进行了统计对比，如图所示，9个焊缝剖面的气孔率有小到大排序，发现空白对照组的气孔率明显高于试验组，空白对照1.14%，试验组的平均气孔率为组的平均气孔率为0.73% ，Wiesner SF36等[12]认为 真空压铸件焊缝气1.23%是质量优良的接头，发现空白对照组孔率为4 1.23%，而试验对照组只有1组有 组气孔率超出超出。

9

图 所示，两者之间焊缝强度基本相同，试验组为

178 MPA，空白对照组平均为184 MPA，断裂在

平均

75%。

型材侧，断裂强度约为型材抗拉强度

4 结论

SF36 6063-T6

通过对 真空压铸铝合金和 铝型材件进行焊前预处理(氧化皮打磨、酒精清洗、预热处理)后进行MIG

焊接，分析了该方案对于焊接气孔的改善效果，结果如下。

SF36

a.焊前预处理对 真空压铸铝合金和

6063-T6 MIG

铝型材件 焊接气孔改善效果明显，焊

1.14%降低为0.73%。

缝接头剖面平均气孔率由

b.焊缝接头剖面中心区域显微硬度值最高，接

180 MPA，接头效率为75%，焊前预处

头强度约为理对显微硬度和接头强度基本无影响。

SF36

下一步工作将进一步优化 真空压铸工艺，降低铸件本体中的氢含量，探讨铸件本体中的氢含量与焊接气孔的关系，另一方面探讨焊前处理中预热处理如何转化为焊接现场实施方案的可行性和便利性。

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