内容简介
ICS 25.160.10 CCS J 64CWA
体
准
标
团
T/CWAN 0070——2023
铸铝搅拌摩擦焊接技术规范 Technical specification for friction stir welding of cast aluminum
2023-07-20发布
2023-08-01实施
发布
中国焊接协会 T/CWAN0070—2023
目 次
前 言. ·范围. 2规范性引用文件 3术语和定义 4技术要求.. 5制造工艺.. 附录A（资料性）铸铝部件常见结构及搅拌摩擦焊典型应用附录B（规范性）符号定义附录C（资料性）铸铝合金及搅拌头资料
.I *.. I ...
++.++..
.2
.C
..12 ...3
.AA..AEA..AEAA.
+..++..++..++..++..++..++..+ T/CWAN00702023
前言
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。 本文件起草单位：航天工程装备（苏州）有限公司、广东鸿图南通压铸有限公司、安徽万宇机械设
备科技有限公司、宁波旭升集团股份有限公司、孚斯威科技（嘉善）股份有限公司、广州瑞松智能科技股份有限公司、澳门发展及质量研究所、湖南坤鼎数控科技有限公司、江苏北人智能制造科技股份有限公司、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。
本文件主要起草人：徐晓霞、刘后尧、树西、张升芳、李继忠、焦向东、李宪政、朱志雄、唐国宝、 谭立武、雷勋发、林涛、李丽、宋卫嗣、万龙、李文晓、郭达伟、李新松。
I T/CWAN0070—2023
铸铝搅拌摩擦焊接技术规范
1范围
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0.5mm~8mm的铸铝材质部件的搅拌摩擦焊接制造包括但不限于汽车领域的电控盒、电机壳、电池托盘等，其接头形式有对接、搭接和锁底接头等。铸铝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
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条款。其中，注日期的引用文件，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（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T2649焊接接头机械性能试验取样方法 GB/T2651焊接接头拉伸试验方法 GB/T2653焊接接头弯曲试验方法 GB/T2654焊接接头硬度试验方法 GB/T3075金属材料疲劳试验轴向力控制方法 GB/T3323.2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/T3375焊接术语 GB/T14125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/T15114铝合金压铸件 GB/T15115压铸铝合金 GB/T26955金属材料焊缝破坏性试验焊缝宏观和微观检验 GB/T32259焊缝无损检测熔焊接头目视检测 GB/T32563无损检测超声检测相控阵超声检测方法 GB/T34630.1搅拌摩擦焊铝及铝合金第1部分：术语及定义 GB/T34630.2搅拌摩擦焊铝及铝合金第2部分：焊接接头设计 GB/T34630.3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/T34630.4搅拌摩擦焊铝及铝合金第4部分：焊接工艺规程及评定 GB/T34630.5搅拌摩擦焊铝及铝合金第5部分：质量与检测要求 QJ20045-2011铝合金搅拌摩擦焊超声相控阵检测方法 T/CWAN0012焊接术语-压焊 T/CWAN0033铝合金搅拌摩擦焊体积型缺陷相控阵超声检测规范 T/CFA0203113压铸铝合金
3术语和定义
GB/T3375、GB/T34630.1和T/CWAN0012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locationforkeyhole 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weldcollapse 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。
3.1
3.2
1 T/CWAN00702023
图1焊缝下塌示意图
3.3
黏铝 stickyaluminum 铸铝件焊接过程中，搅拌头轴肩及针部表面黏着铝料，导致轴肩特征及针部螺纹不明显的现象。黏
铝示意图见图2。
图2 黏铝示意图
4技术要求 4.1焊接母材 4.1.1A1-Si、A1-Si-Cu、A1-Si-Mg类铸铝的成分及质量应符合GB/T15114、GB/T15115、T/CFA0203112 等相关标准的规定。常用铸铝合金见附录C。 4.1.2铸铝搅拌摩擦焊接部位的表面应无明显凸起颗粒物或为机加工面，无影响焊接质量的流痕、拉伤、 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铸造浇口、飞边、溢流口、隔皮和顶杆痕迹等应避免留在焊接范围内；如无法避免，应进行清理，允许留有的凸起或凹陷不得大于0.5mm。 4.1.4在搅拌头轴肩覆盖区域内，铸件不允许有裂纹、欠铸和任何穿透性缺陷，无夹渣等颗粒物杂质；不应存在聚集型或单个直径大于0.5mm的气孔或缩孔缺陷，且相邻两个孔洞间距不小于搅拌针根部直径。 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/T34630.2，接头设计形式见表2。
表1退刀台尺寸
序号 1 2 3
退刀台直径或最小宽度（M）
搅拌头轴肩尺寸（D）
D≤8 mm 8mm
4.2 焊缝质量
2 T/CWAN00702023
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； I级接头：受力要求较高，适用于承受较大载荷的重要焊缝； I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。 焊接接头质量等级由设计人员根据焊件结构特点、工件使用条件、受力情况、重要程度及工艺上的
可能性，会同工艺人员综合评定后确定。I级、Ⅱ级接头应在设计文件中注明，未注明的为ⅢI级接头。
焊接质量要求除参照GB/T34630.5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焊接接头形式及尺寸要求要求
序号 接头形式
图示
焊接深度（t） 焊缝宽度（a）
C
对接接头
t = Omir
a≥D
1
0 .
0
搭接接头 或0.5mm，取较大值 α≥D,
S 8
to≥0.20min
2
a0≥81
ao
t ≥ Omar
锁底接头
a≥D
3
4.2.2表面质量
对于焊道边缘的焊接飞边毛刺，若焊道后期进行加工，则清理易掉落的飞边毛刺；若焊道后期不进行加工，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
焊缝等级 IⅡI级不允许满足客户需求 h≤0.5 mm
序号 1 2 3
缺陷类型表面沟槽焊缝下塌表面下凹
I级不允许满足客户需求 h≤0.3 mm
IⅢI级不允许满足客户需求 h≤0.8 mm
-
a）表面沟槽
3 T/CWAN00702023
C
b）焊缝下塌
E
0
c）表面下凹
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常见焊缝内部缺陷类型及质量要求
焊缝等级
序号 缺陷类型
I级不允许不允许
IⅡI级不允许 h≤0.1
IⅡI级不允许
裂纹未焊透
1 2
h≤0.15或1.0mm，取较小值当≤2mm时，h≤0.6mm; 当2mm<≤8mm时， h≤0.3或0.8mm，取较小值
当≤2mm时，h≤0.3mm; 当2mm<9≤8mm时， h≤0.158或0.4mm，取较小值
3 隧道孔洞 h≤0.2 mm
界面曲钩 h≤ 0.05
h≤0.2 8
h≤0.4
4
0
a）裂纹
C
n
b）未焊透
c）隧道孔洞
4 T/CWAN0070—2023
二1
.
d）界面曲钩
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）IⅡ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）IⅢI级接头的抗拉强度应不低于母材金属抗拉强度下限的70%。
4.3焊前处理
焊前应按照GB/T34630.5中4.6.2的要求对待焊部位进行清洁处理，去除部件表面氧化皮、油污以及其他对焊缝质量有危害的多余物。
5制造工艺 5.1作业环境 5.1.1铸铝部件的搅拌摩擦焊接区域应保持清洁和良好通风，环境温度-10℃～40℃C，相对湿度不大于 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/T14125执行。 5.2焊接设备 5.2.1焊接设备应具备焊接速度、转速、焊接压力值及压入量等工艺参数调整功能，能在设定参数下稳定工作。设备应满足如下条件：
a）主轴最大转速≥3000rpm； b）最大焊接深度≥8mm； 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
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搅拌摩擦焊接设备若出现下列情况，则在投入生产前应对设备进行工艺验证，经验证合格方可投入使用：
a）亲 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。
5.3焊件装夹
5 ICS 25.160.10 CCS J 64
CWA
体
准
标
团
T/CWAN 0070——2023
铸铝搅拌摩擦焊接技术规范 Technical specification for friction stir welding of cast aluminum
2023-07-20发布
2023-08-01实施
发布
中国焊接协会 T/CWAN0070—2023
目 次
前 言. ·范围. 2规范性引用文件 3术语和定义 4技术要求.. 5制造工艺.. 附录A（资料性）铸铝部件常见结构及搅拌摩擦焊典型应用附录B（规范性）符号定义附录C（资料性）铸铝合金及搅拌头资料
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+..++..++..++..++..++..++..+ T/CWAN00702023
前言
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。 本文件起草单位：航天工程装备（苏州）有限公司、广东鸿图南通压铸有限公司、安徽万宇机械设
备科技有限公司、宁波旭升集团股份有限公司、孚斯威科技（嘉善）股份有限公司、广州瑞松智能科技股份有限公司、澳门发展及质量研究所、湖南坤鼎数控科技有限公司、江苏北人智能制造科技股份有限公司、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。
本文件主要起草人：徐晓霞、刘后尧、树西、张升芳、李继忠、焦向东、李宪政、朱志雄、唐国宝、 谭立武、雷勋发、林涛、李丽、宋卫嗣、万龙、李文晓、郭达伟、李新松。
I T/CWAN0070—2023
铸铝搅拌摩擦焊接技术规范
1范围
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0.5mm~8mm的铸铝材质部件的搅拌摩擦焊接制造包括但不限于汽车领域的电控盒、电机壳、电池托盘等，其接头形式有对接、搭接和锁底接头等。铸铝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
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条款。其中，注日期的引用文件，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（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T2649焊接接头机械性能试验取样方法 GB/T2651焊接接头拉伸试验方法 GB/T2653焊接接头弯曲试验方法 GB/T2654焊接接头硬度试验方法 GB/T3075金属材料疲劳试验轴向力控制方法 GB/T3323.2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/T3375焊接术语 GB/T14125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/T15114铝合金压铸件 GB/T15115压铸铝合金 GB/T26955金属材料焊缝破坏性试验焊缝宏观和微观检验 GB/T32259焊缝无损检测熔焊接头目视检测 GB/T32563无损检测超声检测相控阵超声检测方法 GB/T34630.1搅拌摩擦焊铝及铝合金第1部分：术语及定义 GB/T34630.2搅拌摩擦焊铝及铝合金第2部分：焊接接头设计 GB/T34630.3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/T34630.4搅拌摩擦焊铝及铝合金第4部分：焊接工艺规程及评定 GB/T34630.5搅拌摩擦焊铝及铝合金第5部分：质量与检测要求 QJ20045-2011铝合金搅拌摩擦焊超声相控阵检测方法 T/CWAN0012焊接术语-压焊 T/CWAN0033铝合金搅拌摩擦焊体积型缺陷相控阵超声检测规范 T/CFA0203113压铸铝合金
3术语和定义
GB/T3375、GB/T34630.1和T/CWAN0012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locationforkeyhole 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weldcollapse 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。
3.1
3.2
1 T/CWAN00702023
图1焊缝下塌示意图
3.3
黏铝 stickyaluminum 铸铝件焊接过程中，搅拌头轴肩及针部表面黏着铝料，导致轴肩特征及针部螺纹不明显的现象。黏
铝示意图见图2。
图2 黏铝示意图
4技术要求 4.1焊接母材 4.1.1A1-Si、A1-Si-Cu、A1-Si-Mg类铸铝的成分及质量应符合GB/T15114、GB/T15115、T/CFA0203112 等相关标准的规定。常用铸铝合金见附录C。 4.1.2铸铝搅拌摩擦焊接部位的表面应无明显凸起颗粒物或为机加工面，无影响焊接质量的流痕、拉伤、 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铸造浇口、飞边、溢流口、隔皮和顶杆痕迹等应避免留在焊接范围内；如无法避免，应进行清理，允许留有的凸起或凹陷不得大于0.5mm。 4.1.4在搅拌头轴肩覆盖区域内，铸件不允许有裂纹、欠铸和任何穿透性缺陷，无夹渣等颗粒物杂质；不应存在聚集型或单个直径大于0.5mm的气孔或缩孔缺陷，且相邻两个孔洞间距不小于搅拌针根部直径。 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/T34630.2，接头设计形式见表2。
表1退刀台尺寸
序号 1 2 3
退刀台直径或最小宽度（M）
搅拌头轴肩尺寸（D）
D≤8 mm 8mm
4.2 焊缝质量
2 T/CWAN00702023
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； I级接头：受力要求较高，适用于承受较大载荷的重要焊缝； I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。 焊接接头质量等级由设计人员根据焊件结构特点、工件使用条件、受力情况、重要程度及工艺上的
可能性，会同工艺人员综合评定后确定。I级、Ⅱ级接头应在设计文件中注明，未注明的为ⅢI级接头。
焊接质量要求除参照GB/T34630.5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焊接接头形式及尺寸要求要求
序号 接头形式
图示
焊接深度（t） 焊缝宽度（a）
C
对接接头
t = Omir
a≥D
1
0 .
0
搭接接头 或0.5mm，取较大值 α≥D,
S 8
to≥0.20min
2
a0≥81
ao
t ≥ Omar
锁底接头
a≥D
3
4.2.2表面质量
对于焊道边缘的焊接飞边毛刺，若焊道后期进行加工，则清理易掉落的飞边毛刺；若焊道后期不进行加工，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
焊缝等级 IⅡI级不允许满足客户需求 h≤0.5 mm
序号 1 2 3
缺陷类型表面沟槽焊缝下塌表面下凹
I级不允许满足客户需求 h≤0.3 mm
IⅢI级不允许满足客户需求 h≤0.8 mm
-
a）表面沟槽
3 T/CWAN00702023
C
b）焊缝下塌
E
0
c）表面下凹
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常见焊缝内部缺陷类型及质量要求
焊缝等级
序号 缺陷类型
I级不允许不允许
IⅡI级不允许 h≤0.1
IⅡI级不允许
裂纹未焊透
1 2
h≤0.15或1.0mm，取较小值当≤2mm时，h≤0.6mm; 当2mm<≤8mm时， h≤0.3或0.8mm，取较小值
当≤2mm时，h≤0.3mm; 当2mm<9≤8mm时， h≤0.158或0.4mm，取较小值
3 隧道孔洞 h≤0.2 mm
界面曲钩 h≤ 0.05
h≤0.2 8
h≤0.4
4
0
a）裂纹
C
n
b）未焊透
c）隧道孔洞
4 T/CWAN0070—2023
二1
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d）界面曲钩
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）IⅡ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）IⅢI级接头的抗拉强度应不低于母材金属抗拉强度下限的70%。
4.3焊前处理
焊前应按照GB/T34630.5中4.6.2的要求对待焊部位进行清洁处理，去除部件表面氧化皮、油污以及其他对焊缝质量有危害的多余物。
5制造工艺 5.1作业环境 5.1.1铸铝部件的搅拌摩擦焊接区域应保持清洁和良好通风，环境温度-10℃～40℃C，相对湿度不大于 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/T14125执行。 5.2焊接设备 5.2.1焊接设备应具备焊接速度、转速、焊接压力值及压入量等工艺参数调整功能，能在设定参数下稳定工作。设备应满足如下条件：
a）主轴最大转速≥3000rpm； b）最大焊接深度≥8mm； 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
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搅拌摩擦焊接设备若出现下列情况，则在投入生产前应对设备进行工艺验证，经验证合格方可投入使用：
a）亲 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。
5.3焊件装夹
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