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T／CWAN 0060-2022 大厚度铝合金窄间隙激光填丝焊接推荐工艺规范.pdf

本文件按照GB/T1.1一2020《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。 本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国焊接协会提出并归口。 本文件起草单位：哈尔滨焊接研究院有限公司、上海航天设备制造总厂有限公司、山推工程机械股 份有限公司、哈尔滨工业大学、四川航天长征装备制造有限公司、山东省平度市技师学院。 本文件主要起草人：黄瑞生、封小松、王彩凤、邹吉鹏、夏佩云、李俐*、陈健、徐错、武鹏博、孙谦 韩鹏薄、曹浩、刘阳、蒋宝、聂鑫、徐楷昕、许辉、方迪生、刘孔丰、宫建锋、赵德民、周坤、滕彬、梁晓梅 李小宇、孙徕博、陈晓宇、方乃文。

本文件按照GB/T1.1一2020《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。 本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国焊接协会提出并归口。 本文件起草单位：哈尔滨焊接研究院有限公司、上海航天设备制造总厂有限公司、山推工程机械股 份有限公司、哈尔滨工业大学、四川航天长征装备制造有限公司、山东省平度市技师学院。 本文件主要起草人：黄瑞生、封小松、王彩凤、邹吉鹏、夏佩云、李俐*、陈健、徐错、武鹏博、孙谦 韩鹏薄、曹浩、刘阳、蒋宝、聂鑫、徐楷昕、许辉、方迪生、刘孔丰、宫建锋、赵德民、周坤、滕彬、梁晓梅 李小宇、孙徕博、陈晓宇、方乃文

某文化体育中心运动场人造草坪工程施工方案大厚度铝合金窄间隙激光填丝 焊接推荐工艺规范

大厚度铝合金窄间隙激光填丝

本文件规定了铝合金材料窄间隙激光填丝焊接工艺技术的一般要求、工艺要求、质量检验方法等。 本文件适用于板厚≥20mm的铝合金窄间隙激光填丝焊

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版 本文件。 GB/T985.3铝及铝合金气体保护焊的推荐坡口 GB/T2650焊接接头冲击试验方法 GB/T2651焊接接头拉伸试验方法 GB/T2654焊接接头硬度试验方法 GB/T3323.1焊缝无损检测射线检测 GB/T4842氩 GB/T9445无损检测人员资格鉴定与认证 GB9448焊接与切割安全 GB/T10858铝及铝合金焊丝 GB/T22087铝及铝合金的弧焊接头缺欠质量分级指南 GB/T26955金属材料焊缝破坏性试验焊缝宏观和微观检验 GB/T29710电子束及激光焊接工艺评定试验方法 GJB2053A一2015航空航天用铝合金结构板规范 GJB390A一2008航天用铝合金板材规范 T/CWAN0013铝及铝合金焊丝质量评价规范

下列术语和定义适用于本文件。 3.1 光丝间距distancebetweenlaser andweldingwire 激光束光斑在焊件上表面的中心点A，焊丝轴线与焊件上表面交点B，A、B两点间的间距，用D 表示，见图1。 3.2 摆动激光焊接oscillatinglaserwelding 激光束通过可编程聚焦镜组实现以一定运动方式、运动频率、运动幅度摆动的激光焊接技术。

下列术语和定义适用于本文件。 3.1 光丝间距distancebetweenlaser andweldingwire 激光束光斑在焊件上表面的中心点A，焊丝轴线与焊件上表面交点B，A、B两点间的间距，用D 表示，见图1。 3.2 摆动激光焊接oscillatinglaserwelding 激光束通过可编程聚焦镜组实现以一定运动方式、运动频率、运动幅度摆动的激光焊接技术。

T/CWAN0060—2022

激光填丝焊接光丝间距示意图

图2激光入射角度示意图

D.摆动激光焊接时，b>D*2a，其中a为激光束运动半径

激光束束腰中心距焊件上表面的距离

表1给出本文件所用到的符号及相应的含义说明

T/CWAN 0060—2022

5.1.1焊接操作人员应经过系统的理论学习和培训，具备足够的焊接专业知识和技能，熟悉激光填丝 焊接设备的操作规范。 5.1.2焊接检验人员应经过相关检验知识理论学习和培训，并取得相应的资格证书。 5.1.3无损检测人员应取得GB/T9445规定的2级以上资格证书，或依据其他相关标准进行培训、考 核，并取得相应的资格证书。 5.1.4现场操作人员应佩戴对应波长范围的安全护目镜，现场人员所在位置应注意避开激光束的 反射

5.2.1激光器、激光买、送丝设备、相关仪器仪表等应经过检定合格方可使用，并按照相关要求定期进 行检修及检定。 5.2.2设备在安装、搬迁、大修或停止使用1年以上时，应进行检定并进行工艺参数确认，合格后方可 使用。 5.2.3激光焊接设备连入的电源网路电压波动范围不应超过额定值的土10%，否则应配备稳压器。 5.2.4激光器使用一段时间或者更换激光发生物质后，应检查激光功率输出情况，并进行工艺参数 确认。 5.2.5设备应具有侧吹保护装置，以免激光焊接中产生的高压金属蒸气粒子污染激光头保护镜片。 5.2.6设备应安装情性气体保护装置。推荐使用长方形拖罩气体保护装置，可以增加气体保护范围，

5.3.1铝合金板及焊丝应具有生产厂家提供的质量保证书，如有必要应按照相关标准进行复验。 5.3.2铝合金板应满足设计图样及相关技术文件等的规定，另外，板材的成分、表面质量、规格、力学性 能等应符合GJB2053A一2015和GJB390A一2008中的有关规定或技术条件的要求。 5.3.2.1为了降低焊接缺陷提高焊缝质量，铝合金板应在焊接前4h以内去除坡口表面氧化膜和油污， 5.3.2.2当铝合金板尺寸较小时推荐坡口表面处理方法为化学清洗，首先用酒精清洗铝合金坡口，去除 油污后，用10%NaOH溶液清洗约10min去除氧化膜，然后用30%HNO溶液亮化处理约1min，最 后清水冲洗、烘干；当铝合金板尺寸较大时推荐表面处理方法为激光清洗。 5.3.3铝及铝合金焊丝应符合GB/T10858及T/CWAN0013的相关规定。 5.3.3.1铝合金焊丝应存放在干燥、通风良好的库房中，不允许露天存放或放在有有害气体和腐蚀性介 质的室内，室内温度应控制在10℃～15℃，相对湿度≤60%。室内应保持整洁。堆放时不宜直接放在 地面上，宜放在离地面和墙壁≥300mm的架子或垫板上，以保持空气流通，防止受潮。 5.3.3.2铝合金焊丝应在开包后48h内使用，未用完的焊丝应采用真空密封保存，并做好标记。 5.3.4保护气体氩气应符合GB/T4842的要求，纯度不小于99.99%，露点在一50C以下

焊接环境干净整洁，应设立独立的焊接工作室内空调房，并具备排气装置，空调房安装警示 激光焊接作业时启用，焊接作业时禁止人员在内，防止激光伤人。 为防止激光器结露，工作空调房的温度、湿度应控制在对应型号激光器结露点以上并保持恒定

T/CWAN 0060—20225.5坡口制备采用对接接头进行焊接试验，可采用单面焊接或双面焊接，坡口组配间隙应大于该平面激光束光斑的直径，推荐采用的坡口形式见表2。表2推荐采用坡口形式单位为毫米规格尺寸序号坡口示意图坡口种类坡口组配坡口角度钝边间隙I形坡口0.5≤b≤3V形坡口入≤4°3≤b≤10Y形坡口≤4°3≤b≤10t ≥1.5双Y形坡口≤4°3≤b≤10t >1.5U形坡口≤4°3≤b≤10t >1.5

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表2 推荐采用坡口形式（续）

6.1.1铝合金试板对接面及坡口两侧10mm范围内应平整、光洁，无毛刺、裂纹、氧化皮、油污等；坡口 表面粗糙度Ra应≤10μm。 6.1.2铝合金厚板在焊接前需对材料的轧制方向进行区分，焊接方向尽量与轧制方向一致。 6.1.3铝合金厚板在焊接前需对材料沿厚度方向的力学性能分布均匀性进行检测，以避免厚板焊接接 头存在较大的区域性力学性能差异。 6.1.4铝合金试板应根据厚度设计反变形，保证焊后焊接试板平整和根部不致开裂。

6.2试板装配及焊接条件

6.2.1铝合金焊接工装在焊接过程中不允许与激光头、激光束、保护气拖罩、送丝装置等可移动部件发 生干涉。 6.2.2焊接工装建议采用紧固螺栓方式与待焊工件贴实并保持稳定，工件不能在焊接过程中发生 偏位。 6.2.3出光之前，应确保激光头气刀及焊接保护气体处于打开状态。 6.2.4保护气拖罩应对准熔池中心并距离焊件表面一定高度，防止拖罩强气流影响焊缝成形。 6.2.5激光人射方向宜与工件法向呈10°～15°夹角，以防止激光反射损坏激光头。 6.2.6建议采用前送丝的焊丝填充方式，送丝装置不应在焊接过程中发生晃动。 6.2.7焊接工装应使对接试件的焊接坡口组配间隙偏差及错边量在规定范围内，表3给出了对接试件 焊接坡口组配间隙偏差要求，表4给出了对接试件焊接装配错边量要求

T/CWAN0060—2022表3对接试件焊接坡口组配间隙偏差要求单位为毫米母材厚度20≤≤5050100允许的组配间隙偏差≤0.5≤1≤1.5表4对接试件焊接装配错边量要求单位为毫米母材厚度20≤≤5050<≤100t>100允许的错边量≤0.1≤0.2≤0.56.3焊接6.3.1定位焊宜采用激光焊或激光填丝焊。一般定位焊长度为2mm～5mm，间距一般控制为50mm~150mm。6.3.2根据钝边厚度可选择双面打底或单面打底焊，双面坡口推荐采用双面打底焊，单面坡口推荐采用单面打底焊；双面打底焊时，双面打底焊熔深需超过钝边厚度，单面打底焊接时，需单道焊透，双面成形。打底焊接时焊缝背面需要通入情性气体进行保护。6.3.3打底焊接后观察焊缝表面及熔深情况，如发现表面成形不良或熔深不足应进行焊缝修正或返修重新焊接。6.3.4间隙内部每次焊接之前去除待焊区域氧化物，然后采用无尘布蘸取酒精对待焊区表面进行擦拭，确认无杂质异物后方可进行下一道次焊接操作，6.3.5每道焊接之后观察焊缝熔合及表面成形情况，如发现熔合不良或成形不良应进行焊缝修正或返修重新焊接。6.3.6焊接过程应根据坡口间隙变化，适时调整工艺参数以实现单道多层填充而完成整条焊缝的焊接，避免坡口过小影响激光可达性。6.3.7为抑制铝合金焊接气孔，优化焊缝表面成形，保证良好的窄间隙侧壁熔合及层间熔合情况，激光束宜采用较高的运动速度及运动半径。6.3.8焊接过程可采用拖罩、拖罩与喷嘴结合的方式对焊接熔池和高温区域进行保护，特殊情况下可在惰性气体保护舱或真空舱内焊接。6.3.9焊接过程中应至少提前5s通人保护气体，焊后应至少延时5s停气。若在惰性气体保护舱内焊接时，保护舱内氧气含量应不大于213mg/m”。若在真空舱内焊接时，真空舱内环境压力应低于10 Pa。6.3.10为防止凝固裂纹，其焊接速度不宜过慢DB36／T 1592-2022 儿童实木家具生产通用技术条件.pdf，推荐Vh≥0.6m/min。6.3.11在产品结构允许设置引焊、收弧板的情况下，可将焊接起点、终止点分别设置于引焊、收弧板之上，引焊收弧板应采用与母材相同材料。6.3.12在产品结构不允许设置引焊收弧板的情况下，可采用起始点低速焊接、终止点功率与速度匹配缓降功率的方法来避免焊接起始点填丝量不足、终止点产生弧坑。6.3.13打底焊接推荐工艺参数参照表5进行选择，填充焊激光填丝焊接推荐工艺参数参照表6进行选择。6.3.14填充焊宜采用激光摆动填丝焊，焊丝直径宜选取1.0mm或1.2mm，送丝角度选取45°～65°，正面保护气体侧吹角度取45°～85°，光丝间距D.取0.5mm～2mm。

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表6 铝合金填充层激光填丝焊接推荐工艺参数

6.4.1焊缝正面、背面余高超过上限或向母材急剧过渡时，可采用磨削等方式对余高进行修整至圆滑 过渡。 6.4.2焊缝表面的气孔、夹杂物、焊瘤、飞溅、裂纹可采用磨削等方式进行修整。 6.4.3可采用修饰焊对焊件表面气孔、咬边缺陷进行修整。 6.4.4返修焊应编制工艺文件，返修焊工艺文件应包括返修位置、返修焊接方法、焊接工艺参数、质量 要求等内容 6.4.5对于内部气孔、夹杂、裂纹缺陷、层间未熔合（缺陷深度不大于10mm），应首先对缺陷进行排 挖，确认缺陷排挖彻底后，再采用激光填丝焊接方法进行返修。 6.4.6对于根部收缩缩沟、未焊满（含凹坑)缺陷，可采用激光填丝焊接方法进行填充返修，返修前需清 理焊缝表面多余物及氧化膜

焊接接头的检验项目见表7，取样位置示意见图4，图4中舍去的接头长度应大于5mm。若有特 更用条件所需的试验由供需双方协商确定补充检验项目

表7试件的检验与试验

T/CWAN 0060—2022舍宏观焊缝焊缝焊缝冲击硬度宏观去金相拉伸拉伸拉伸金相去DDDDDD500mm或按需要图4对接接头试样尺寸及截取位置7.2外观检验7.2.1可通过肉眼或放大镜对焊缝外形尺寸及表面质量进行检查。7.2.2焊缝几何尺寸应符合设计图纸要求。7.2.3焊缝表面成形应均匀、致密、平滑向母材过渡，不应有裂纹、未熔合、咬边及气孔等缺陷。焊缝尺寸应符合表8的要求。表8焊缝外观要求母材厚度/mm20≤t≤5050<1:≤100tz>100焊缝宽度/mmW≤8W≤10W≤13焊缝余高/mmH≤4H≤4.5H≤57.3焊接变形检验焊接试板变形度检验可通过对接试件焊后表面夹角进行测定浙江省 迁建工程施工组织设计，为保证测量精度，测定仪器推荐采用法如三坐标形位公差测量仪。焊接接头整体变形度应符合表9的规定。表9焊接接头整体变形度母材厚度/mm20≤t≤5050100变形度/(°)≤0.5≤1.0≤1.57.4无损检验焊接接头推荐采用射线检验，应按照GB/T3323.1执行，焊缝内部允许存在的缺欠尺寸和数量应符合相关工艺规程文件的规定，文件没有规定的，应符合表10的要求。表10焊缝内部允许存在的缺欠焊缝等级缺欠种类缺欠尺寸/mm最小距离/mm缺欠个数/个I000Ⅱ内部气孔、夹杂或裂纹≤0.01t，且不大于1mm最大缺陷2倍≤4Ⅲ≤0.03t，且不大于3mm最大缺陷5倍≤89