铝合金汽车车身TIG点塞焊修复工艺试验研究

摘 要：本研究旨在探讨铝合金汽车车身TIG点塞焊修复工艺，以提高修复效率和质量。铝合金因其轻质和高强度特性，在汽车制造业中得到广泛应用，但修复工作面临挑战。通过TIG点塞焊技术，实现对受损汽车车身的高效修复。针对奥迪A6L轿车门板的修复试验，详细介绍了修复准备、工艺卡指导和施工过程。通过精确控制焊接参数和技巧，能够有效提升焊接接头的质量，满足修复标准。采用TIG点塞焊修复工艺，不仅能确保修复后的门板外观和结构符合要求，还能提高修复工作的安全性和可靠性。

关键词：铝合金 TIG点塞焊 焊缝质量控制

在现代汽车制造业中，铝合金因其优异的轻量化特性和良好的机械性能，被广泛应用于汽车车身的制造。铝合金材料的使用有助于提高燃油效率和减少排放，从而满足日益严格的环保法规。然而，当涉及汽车车身的维修时，铝合金的焊接却面临着一系列挑战。传统的焊接方法可能会导致材料性能下降、热影响区过大或焊接变形等问题。因此，开发一种高效、精确且对材料性能影响较小的焊接修复技术变得尤为重要。TIG焊接，是一种使用非消耗性钨极和惰性气体保护的电弧焊接方法。TIG焊接以其高质量焊接接头、精确的热输入控制和对材料的低热影响而受到青睐。点塞焊是一种特殊的焊接技术，通过在工件上制造小孔并将焊丝填充到孔中来形成焊接接头。该技术可以减少热输入，从而减少焊接变形和对母材性能的影响。将TIG焊接与点塞焊相结合，有望开发出一种适用于铝合金汽车车身的高效修复工艺。

1 TIG焊接基本操作

1.1 准备工作

在铝合金汽车车身的TIG点塞焊修复中，首先检查环境，保证风速低于1m/s，以稳定焊接区域的冷却速率。同时，选择适当的铝合金材料匹配焊接部件要求。

其次处理母材表面，在焊接前2h内完成，使用不锈钢丝刷清除氧化层至金属光泽裸露，并用丙酮溶液除去油污、水分等污染物。此外，对焊件接口附近20mm范围内进行AL2O3打磨清理[1]。

最后选用逆变式交流TIG焊机并进行全面检查，确保接头牢固和钨极形状适配保护气体喷嘴。钨极伸出长度需根据接头形式调整以保障焊接稳定性。

对于水冷式焊机，检查冷却系统正常运行至关重要。调节氩气流量和后流时间以充分保护焊接区域免受氧化影响，并提升焊缝成型质量。

1.2 引弧操作

焊枪与工件接触：将焊枪喷嘴边缘靠近工件，保持钨极端部与工件表面约2mm距离，确保电弧稳定产生且避免钨极直接接触工件。钨极与工件表面保持15°-20°角度，以利于电弧稳定和焊缝均匀形成。操作者需稳定握持焊枪，保持整个引弧过程的稳定性。

电弧产生与调整：启动焊接电源前，确保钨极端部不接触工件，避免短路或损伤。电弧产生后，微提焊枪，调整钨极轴线与工件表面角度至20°-30°，为稳定电弧和焊接做准备。

电弧长度稳定与焊接起点准备：电弧点燃后，稳定电弧长度，调整钨极轴线与工件表面角度至60°-80°，确保电弧稳定。同时，准备焊丝，与母材形成10°-15°角度，保证焊丝稳定送入和焊缝均匀。

1.3 施焊过程

TIG焊接的施焊过程涉及电弧稳定、熔池控制和精确的焊缝操作。操作者需维持稳定电弧，通过控制焊接电流和钨极位置，促进熔池形成。焊接时，焊枪与母材的角度应控制在80°左右，而焊条与母材之间的角度保持在20°左右，有助于焊条稳定送入和熔池充分渗透。焊丝须保持在氩气护罩内，防止氧化，确保焊缝质量[2]。

TIG焊缝作业分为五个步骤：第一形成熔池，通过稳定电弧使材料熔化；第二，焊枪后移为焊条送入创造空间；第三，添加焊条，确保材料与母材融合；第四，随着材料熔化逐渐移开焊条，避免过量填充；第五，焊枪前移稳定电弧并保护新焊缝。

通过精确控制焊接参数和技巧，可实现高质量焊接接头，满足铝合金汽车车身修复标准。同时，需持续监测焊接过程，及时调整参数，防止焊接缺陷，确保质量稳定可靠。

1.4 焊后问题

在TIG焊接中，焊道颜色和钨极状态是评估焊接质量的关键指标。焊道应保持金色光泽，黑色表面暗示氩气后流不足或过早收枪，导致氧化。若钨极出现青光色且焊道两侧发黑，可能是由母材污染或电流过大引起。钨极伸出喷嘴的适宜长度是其直径的1.5-2倍，以确保气体保护效果，避免氧化或视线不清。钨极与母材间的距离应控制在2-4mm，过短会导致视线问题或熔落，过长则导致保护不足和焊接缺陷。焊枪应保持80-85°的角度，以获得高质量焊道，避免保护不良或视线受阻[3]。

2 奥迪A6L轿车门板TIG点塞焊修复工艺试验

2.1 修复方法

车门板作为汽车外层结构，在碰撞中易发生局部凹陷。由于其与内板结构件焊接固定，无法单独更换，故需通过外力进行修复。介子机拉拔平整操作通过施加外力使门板恢复原状，但存在应力集中和裂纹风险。为此，修复中须加热门板以消除应力，防止裂纹扩展。为增强门板强度，采用衬垫点塞焊技术[4]。该技术在上海东升WSE200型焊机上实施，通过在加强板上进行点塞焊，提升门板结构强度。此复合修复方法虽复杂，但确保修复后的门板在外观和结构上均符合要求。修复过程中，严格控制介子机拉拔力度与TIG焊机焊接参数，以实现理想修复效果。同时，对焊接接头进行质量检验，确保无裂纹、气孔、夹渣等缺陷，满足汽车制造和安全标准。

2.2 修复准备

选用达普DP-XGJ型铝车身介子机及其配件执行铝合金车门拉拔平整作业，以恢复车门板原形。辅助材料包括20套M4*12AL/SI可种植螺栓、角磨机、240#百叶轮及吸尘器等，确保车门板固定稳固并处理漆面。此外，备有拉拔器、斜口钳及必要的安全防护用品。

焊接环节则需配置上海东升WSE200型钨极惰性气体保护焊机及相关附件，并使用99.99%高纯度氩气与氩气减压流量表维护焊接质量。铈钨电极经400#砂轮石研磨成半球状后用于焊接操作。选用ER4043铝合金焊丝作为材料，并在使用前以丙酮清洗并以100℃烘干处理保证清洁度和焊接性能。在操作过程中应严格遵循设备使用规程和安全标准，并定期检查维护设备以保障修复工作的安全性与可靠性。

2.3 修复工艺

2.3.1 车门板打磨清洁

在铝合金车门板修复的初始阶段，需要对损伤区域进行彻底清洁。首先，确保240#百叶轮正确安装在角磨机上，对车门凹陷部位进行细致的打磨，该过程中需注意去除表面的漆层、锈迹以及其他可能影响修复效果的杂质。打磨操作不仅要求去除异物，还需确保不损伤车门板的基本结构。在整个打磨过程中，使用吸尘器对产生的粉尘进行及时清理，减少粉尘对操作人员健康的影响，同时保持工作环境的整洁[5]。完成打磨后，使用丙酮清洗剂对打磨后的区域进行深度清洁，去除残留的胶质和油污，确保修复区域无含氢物质，为后续的焊接工作打下坚实的基础。清洁工作完成后，应再次检查修复区域，确保所有准备工作均已就绪。

2.3.2 车门板修复工艺卡

依据修复工艺卡的指导，使用铝车身介子机将铝种植螺栓焊接至车门凹陷部位。在焊接完成后，进行拉拔操作，使车门板从凹陷状态恢复到原始形状。拉拔过程中，配合专用修复锤对车门板进行有节奏的敲击，进一步调整车门板的形状，使其更加平整。在敲击过程中，使用烤枪对处理区域进行加热至150°，降低材料内部的应力，防止因焊接和敲击引起的裂纹产生。加热操作需要精确控制温度，以避免对铝合金材料造成过热损伤[6]。

车门板变形调整至平整后，将铝种植螺栓剪除，并使用角磨机对剪除部位进行细致打磨，以确保车门板的整体外观和结构完整性。然后，进行加强板衬垫的点塞焊操作，增强车门板的强度和刚性。使用钨极惰性气体保护焊机进行点塞焊接，焊接过程中需要根据工艺要求设定合适的电流、电压和焊接速度等参数，以确保焊缝的形成质量。焊接完成后，对焊缝进行细致的打磨处理，确保焊缝平滑，与车门板表面齐平，无凹凸不平或其他缺陷。在整个修复过程中，严格遵循修复工艺卡的指导，确保每一步骤的精确性和修复质量的高标准。

2.3.3 修复施工过程

根据工艺卡的规定，修复施工过程涉及使用特定设备和精确的操作步骤，以确保车门板的修复质量。首先，采用达普DP-XGJ型铝车身介子机进行车门板的平整作业。在开始操作前，必须确保介子机及其附属设备的电气连接头均已牢固连接，无任何松动现象，以保障作业安全和设备的正常运行。

其次，将铝种植螺栓固定于介子机焊枪端部，将焊接电流调整至适宜的A档，以适应铝合金的材料特性和焊接需求。在进行焊接操作时，确保轻压种植螺栓与车门板，力度需适中，以避免对材料造成损伤。种植螺栓应与车门板保持垂直接触，以确保焊接效果。启动焊枪后，种植螺栓将在1s内焊接至铝板上，形成稳固的连接点。

最后，利用拉拔器通过种植螺栓对车门板凹陷部位进行拉伸操作。在此过程中，应逐渐增加力度，以确保车门板能够均匀变形并恢复至原始状态。在必要时，可使用铝合金钣金锤对凹陷周边进行整形，以达到预期的修复效果。

使用上海东升WSE200型钨极气体保护焊机进行加强板衬垫的点塞焊作业流程如下：

（1）采用Φ6钻头对已修复平整的部位进行钻孔作业。根据修复部位的形状裁剪好加强板衬垫铝合金板，并准备待用。在焊接前，须对铝合金和加强板衬垫进行氧化层清理，并使用丙酮溶液进行清洁，以确保焊接质量。

（2）在焊接作业开始前，启动WSE-200型氩弧焊机，并打开氩气流量表。将焊机焊接模式开关设定于AC档，并根据工艺要求调节启动旋钮、占空比旋钮、电流旋钮以及超前气流和滞后气流旋钮，同时将氩气流量表调节至6L/min。操作人员在进行焊接前应穿戴好相应的防护用品，并按照施工流程进行准备。

（3）在进行点塞焊操作时，焊枪与工件应保持75度角度，放置于孔的中间位置；焊条与工件则应保持15°角度，放置于孔边缘。启动焊枪琴键开关，并保持至熔化焊丝与板件边缘融合，随后松开琴键开关。按照此操作，转动方向并重复，直至塞焊孔完全填满。完成点塞焊后，对焊点进行检查，并进行必要的打磨处理，以确保车门板表面平整，修复工作顺利完成。此后，车门板将等待后续的涂装施工，以恢复其外观并提供保护层。

3 结束语

（1）通过对铝合金车身的TIG点塞焊修复工艺的研究，对环境、母材表面处理、焊接参数的调整和焊后问题处理等关键步骤的严格控制，可以实现高质量焊接接头，满足铝合金汽车车身修复标准。

（2）通过对奥迪A6L轿车门板的实际案例进行研究，证明了所提出的修复方法的有效性。通过采用介子机拉拔平整和衬垫点塞焊技术，能够地恢复铝合金汽车车身的形状和结构强度，满足汽车制造和安全标准。

（3）通过精确控制焊接参数和技巧，可以实现高质量焊接接头，满足铝合金汽车车身修复标准。同时，需要持续监测焊接过程，及时调整参数，防止焊接缺陷，确保质量稳定可靠。

参考文献：

[1]赵平林，王瑞杰，刘国寿，等.2A12/6061异种铝合金TIG搭接接头的疲劳性能[J].材料热处理学报，2024，45（02）：195-203.

[2]郝楠，王焕春，黄丹，等.2219铝合金TIG焊缝激光冲击强化与腐蚀性能研究[J].装备环境工程，2024，21（01）：35-43.

[3]杨康，唐瑜，汪鹏举，等.不同气氛对2219铝合金TIG焊接头组织和性能的影响[J].电焊机，2023，53（12）：95-100.

[4]黄勇，刘永刚，薛旭普，等.工艺参数对铝合金PPCA-TIG焊缝成形的影响[J].电焊机，2023，53（11）：28-34.

[5]邓威，武永，吴汝波，等.脉冲电流强度对TIG增材制造2219铝合金显微组织与拉伸性能的影响[J].机械工程材料，2023，47（09）：6-13.

[6]刘浩，温泉，吴雪猛，等.ZL205A大厚板铝合金TIG堆焊组织与性能研究[J].精密成形工程，2023，15（07）：136-145.