T-CWAN 0070-2023 铸铝搅拌摩擦焊接技术规范

ICS

CCS

J

64 T/CWAN

0070—2023铸铝搅拌摩擦焊接技术规范Technical

specification

stir

welding

of

2023-07-20

发布 2023-08-01

实施中国焊接协会 发布T/CWAN

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

范围.................................................................................................................................................................... 12

规范性引用文件................................................................................................................................................ 13

术语和定义........................................................................................................................................................ 14

技术要求............................................................................................................................................................ 25

制造工艺............................................................................................................................................................ 5附录

A（资料性）铸铝部件常见结构及搅拌摩擦焊典型应用....................................................................... 9附录

B............................................................................................................................. 12附录

C（资料性）铸铝合金及搅拌头资料..................................................................................................... 13T/CWAN

0070—2023 本文件按照GB/T

1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由航天工程装备（苏州）有限公司提出。本文件由中国焊接协会归口。公司、艾因蒂克科技（上海）有限公司、北京石油化工学院、中国焊接协会焊接设备分会。谭立武、雷勋发、林涛、李丽、宋卫嗣、万龙、李文晓、郭达伟、李新松。IIT/CWAN

0070—20231 本文件规定了YL101、YL102、YL104、YL112、YL113、YL117、YL302等铸造铝合金搅拌摩擦焊接的技术要求和制造工艺。本文件适用于汽车行业及其它行业焊接厚度为0.5

mm的铸铝材质部件的搅拌摩擦焊接制造，部件常见结构及搅拌摩擦焊典型应用见附录A。2 规范性引用文件文件。GB/T

2649

焊接接头机械性能试验取样方法GB/T

2651

焊接接头拉伸试验方法GB/T

2653

焊接接头弯曲试验方法GB/T

2654

焊接接头硬度试验方法GB/T

3075

金属材料

疲劳试验

轴向力控制方法GB/T

3323.2

焊缝无损检测

射线检测

第2部分：使用数字化探测器的X和伽玛射线技术GB/T

3375

焊接术语GB/T

14125

机械振动与冲击

振动与冲击对建筑物内敏感设备影响的测量和评价GB/T

15114

铝合金压铸件GB/T

15115

压铸铝合金GB/T

26955

金属材料焊缝破坏性试验

焊缝宏观和微观检验GB/T

32259

焊缝无损检测

熔焊接头目视检测GB/T

32563

无损检测

超声检测

GB/T

34630.1

搅拌摩擦焊

铝及铝合金

第1部分：术语及定义GB/T

34630.2

搅拌摩擦焊

铝及铝合金

第2部分：焊接接头设计GB/T

34630.3

搅拌摩擦焊

铝及铝合金

第3部分：焊接操作工的技能评定GB/T

34630.4

搅拌摩擦焊

铝及铝合金

第4部分：焊接工艺规程及评定GB/T

34630.5

搅拌摩擦焊

铝及铝合金

第5部分：质量与检测要求QJ

铝合金搅拌摩擦焊超声相控阵检测方法T/CWAN

0012

焊接术语-压焊T/CWAN

0033

铝合金搅拌摩擦焊体积型缺陷相控阵超声检测规范T/CFA

压铸铝合金3 术语和定义GB/T

3375、GB/T

和T/CWAN

0012界定的以及下列术语和定义适用于本文件。本文件中的缩写符号定义（已注明的除外）见附录B。退刀台 location

for

keyhole在铸铝部件的结构设计中，用于搅拌摩擦焊匙孔引出停留的结构。焊缝下塌 weld

焊缝区域过多金属穿过焊缝根部形成过量塌落焊缝金属的现象。焊缝下塌示意图见图1。退刀台直径或最小宽度（

+2

12

+410

+6T/CWAN

0070—2023图1 焊缝下塌示意图 sticky

aluminum铝示意图见图2。图2 黏铝示意图4 技术要求焊接母材4.1.1Al-Si、Al-Si-Cu、Al-Si-Mg

类铸铝的成分及质量应符合

GB/T15114、GB/T15115、等相关标准的规定。常用铸铝合金见附录

C。4.1.2

冷隔等铸造缺陷，应符合相关技术文件或技术协议的要求。4.1.3

允许留有的凸起或凹陷不得大于

0.5

mm。4.1.4

应存在聚集型或单个直径大于

mm

4.1.5

铸铝部件设计时建议留有退刀台以便引出搅拌摩擦焊匙孔。退刀台可以选用铸铝部件焊后待加工的光孔或螺纹孔等。退刀台尺寸根据搅拌头轴肩尺寸进行确定，见表

1。4.1.6 焊接接头设计应参照

GB/T

34630.2，接头设计形式见表

2。表1表1 退刀台尺寸（t）（a）

0.5

max

T/CWAN

0070—2023焊接接头质量等级划分为三级：Ⅰ

级接头：受力要求高，适用于承受很大交变载荷或重要受力的关键焊缝；Ⅱ

级接头：受力要求较高，适用于承受较大载荷的重要焊缝；Ⅲ

级接头：受力要求一般，适用于其他承受较小载荷的一般焊缝。Ⅰ Ⅰ Ⅱ

级、

Ⅲ

级接头。焊接质量要求除参照GB/T

34630.5外，还应满足下列要求。4.2.1 尺寸要求焊接深度及焊缝宽度要求见表2。焊缝尺寸还应符合客户设计文件或技术图纸相关要求。表2 表2 焊接接头形式及尺寸要求4.2.2 表面质量行加工，则须保证焊道边缘无凸起的飞边毛刺。焊缝表面质量要求应符合表3的规定，焊缝表面缺陷示意见图3。表3 焊缝表面缺陷表3 焊缝表面缺陷

T/CWAN

0070—2023

图3 焊缝表面缺陷示意图4.2.3 内部质量常见焊缝内部缺陷类型及质量要求应符合表4的规定，焊缝内部缺陷示意见图4。表4 表4 常见焊缝内部缺陷类型及质量要求T/CWAN

0070—2023图4 焊缝内部缺陷示意图4.2.4 接头强度对于铸态条件下的搅拌摩擦焊接对接接头，其室温抗拉强度应满足：a）

Ⅰ级接头的抗拉强度应不低于母材金属抗拉强度下限的90%；b）

Ⅱ级接头的抗拉强度应不低于母材金属抗拉强度下限的80%；c）

Ⅲ级接头的抗拉强度应不低于母材金属抗拉强度下限的。焊前处理焊前应按照GB/T34630.5中4.6.2其他对焊缝质量有危害的多余物。5 制造工艺作业环境5.1.1 -10℃～40℃85%；超出范围的环境条件，制造厂和用户协商确定；5.1.2 设备冷却及自动工装所需的压缩空气压力应满足使用要求；5.1.3 振动源与设备之间的距离按照GB/T

14125执行。焊接设备5.2.1 定工作。设备应满足如下条件：a）

主轴最大转速≥3000

；b）

最大焊接深度≥8

mm；c）

控制模式具备恒压力或恒位移控制功能；d）

重复定位精度

。5.2.2 对于不同结构形式的铸铝部件推荐不同形式的设备以满足生产要求：a）

对于三维曲面焊接，建议使用具备五轴功能的设备或机器人搅拌摩擦焊接设备；b）

对于一维或二维焊接，可以使用龙门式设备、C

型设备或机器人搅拌摩擦焊接设备。5.2.3 入使用：a）

新设备落地安装；b）

设备重新安装；c）

设备大修后或连续工作满

6

个月；d）

影响焊接工艺参数的零部件更换后。焊件装夹搅拌针长度（搅拌针长磨损量（搅拌针根部磨损量（

0.05

0.05

0.05

错边量（

10

16

12

22

T/CWAN

0070—2023焊前接缝保持贴紧、对齐和压平，装配间隙及错边量要求应符合GB/T

及表5规定，装配间隙及错边量示意见图5。底部进行刚性支撑，焊件两侧通过工装夹具施加压紧力和侧向顶紧力。表5 装配间隙及错边量要求图表5 装配间隙及错边量要求搅拌头选择5.4.1

6材料见附录

C宽度，焊接区域不能有干涉或表面镂空；三维焊接时，部件设计应当满足三维焊接设备所需最小圆角。5.4.2

搅拌针一般为带有螺纹结构和周向均布有三铣平面或三螺旋结构的圆锥形搅拌针，搅拌针长度（l）与焊接深度（t）的关系为：l

=

t–(0.2～0.3)

mm。搅拌针根部直径（d）根据产品需要设计选定。5.4.3

搅拌针上的螺纹旋向为：当搅拌针上加工的螺纹旋向为右旋时，搅拌针工作时应为逆时针旋转；当搅拌针上加工的螺纹旋向为左旋时，搅拌针工作时应为顺时针旋转。搅拌针长度及轴肩尺寸见表

6。表6 搅拌头尺寸5.4.4 表6 搅拌头尺寸5.4.4 焊接前应按要求对搅拌头形状、黏铝情况及磨损程度进行定期检验，确保其符合要求：b可用

NaOH

水溶液浸泡，以去除表面黏铝；c）

搅拌头磨损量应满足表

7

要求。表7表7 铸铝焊接搅拌针磨损量要求T/CWAN

0070—2023图6 搅拌头示意图工艺参数5.5.1 留时间、横向偏移量。在试制或批量焊接生产前，应确定和验证焊接工艺参数，按照

GB/T

进行焊接工艺评定。所用样件与被焊母材的材料牌号、热处理状态和厚度尺寸相同。5.5.2

5.5.1

GB/T34630.4

进行焊接工艺评定：a）

被焊母材的材料牌号、热处理状态、厚度尺寸发生变化；b）

每日首件产品生产前需进行设备点检及焊接参数确认；c）

焊接设备经过大修或连续三个月未使用；d）

产品结构或焊接工装更换；e）

搅拌头更换；f）

铸造设备、模具、铸造工艺参数和操作连续发生任何重大变化。人员要求5.6.1 企业应配置搅拌摩擦焊接技术人员，负责焊接工艺试验和工艺制定工作；5.6.2 从事铸铝搅拌摩擦焊接设备的操作人员应符合

GB/T

34630.3

搅拌摩擦焊原理，掌握铸铝焊接工艺特点，能熟练操作搅拌摩擦焊设备，经考核合格后上岗操作。作安全要求5.7.1 隔音耳塞；5.7.2 焊接过程中禁止肢体接触搅拌头和焊缝，更换搅拌头和焊接工件时小心烫伤；5.7.3 焊接过程中注意工装夹具运动范围，防止夹伤。焊后处理对焊缝表面无粗糙度要求的，手动或机械去除飞边，不可损伤母材基体；对表面有粗糙度要求的，结构设计应考虑预留加工余量，建议进行机加工铣平。检测方法5.9.1 无损检测T/CWAN

0070—2023GB/T322595部分进行。焊接接头XGB/T

3323.2进行，建议采用工业CT进行检测。焊接接头超声检测建议采用相控阵超声检测，检测方法按GB/T

32563、QJ

20045-2011或0033进行。5.9.2 破坏性检测a）

焊接接头宏观和微观金相检验按

GB/T

26955

进行；b）

力学性能检验：焊接接头拉伸试样取样按GB/T

2649的规定进行，拉伸测试方法按GB/T

的规定进行。有要求时，需要进行弯曲、硬度、疲劳试验，按照设计文件执行。弯曲试样制备及检测按照GB/T

2653硬度试样制备及检测按照GB/T

2654进行；疲劳试样制备及检测按照GB/T

3075进行。5.9.3 密封性检测术文件的规定进行。检测报告应包含检测压力、保压时间、合格标准。5.9.4 爆破耐压检测爆破耐压检测根据客户要求用于检测铸铝焊件内部水道所能承受的最大瞬时耐压能力。通过往焊破压力。5.9.5 耐久检测耐久检测根据客户要求用于评估铸铝焊件在模拟工况下的疲劳强度。通过往焊件水道内注入一定否存在泄漏。检测报告应包含检测介质、检测压力、频率、脉冲次数。返工要求若采用搅拌摩擦焊补焊处理，补焊次数应不超过2次，并对补焊焊缝进行全部相关检测。T/CWAN

0070—2023

附录

A（资料性）铸铝部件常见结构及搅拌摩擦焊典型