冲压与焊接指南

铝合金冲压板：冲压与焊接的工艺要求

本页说明铝合金冲压板在压力机和焊枪下的表现。面向需要制定保证成形与焊接质量工艺路线的模具工程师、工艺规划人员和采购人员。阅读后可确定合金状态、毛坯准备、模具间隙和焊接参数，再开始试制。

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本页内容

本文内容

1
要点速览
2
下料前先确定合金与状态
3
毛坯准备决定后续所有公差
4
压力机中的模具间隙与回弹控制
5
铝板的焊前准备与热输入限制
6
分步流程：从毛坯到焊接组件
7
冲压焊接板的合金与工艺对比
8
按厚度划分的冲压与焊接参数

快速解答

要点速览

状态决定成形性6061-T6 在小半径弯曲时开裂。5052-H32 和 6061-O 的成形性要好得多。

回弹是主要误差来源相同半径下，铝的回弹约为低碳钢的 2 到 3 倍。

焊接准备从毛坯开始剪切边缘会残留氧化皮和油污。焊接前 8 小时内完成脱脂和刷洗。

热输入窗口窄2.0 mm 板采用交流 TIG，电流 60 到 90 A，行走速度 150 到 250 mm/min。

按成形后表面设计任何精饰工序前，机加工表面 Ra 1.6 到 3.2 μm 属正常。

材料选择

下料前先确定合金与状态

铝合金冲压板失效大多只有一个原因：选状态时只看强度，没看成形性。2.0 mm 的 6061-T6 板在内弯半径低于约 2t 时开裂。同种合金的 O 状态可轻松承受 0.5t 半径。若零件需要焊后强度，先以软态成形，再通过焊接或后续时效硬化。

一般壳体和支架，5052-H32 是稳妥的默认选择。它易成形、易焊接，且无需涂层即可耐腐蚀。重量比可焊性更重要的结构件常用 6061-T6，但弯曲设计要围绕它展开。高强度支架可选 7075，其比强度最好，但焊接性差，通常用紧固件或铆钉连接。

厚度决定整个工艺窗口。低于 1.5 mm 时，搬运损伤和油罐效应成为主要废品来源。高于 4.0 mm 时，压力机吨位快速上升，回弹补偿更难控制。多数量产铝合金冲压板厚度在 1.0 mm 到 3.0 mm 之间。

发布前再确认一项：核对板料轧制方向与弯曲线的关系。垂直于轧制方向弯曲效果更好。平行于轧制方向弯曲会提高小半径处的边缘开裂风险，6061 和 7075 尤其明显。

1
5052-H32成形性、焊接性和耐腐蚀性的最佳平衡。
2
6061-T6强度好，小半径成形性差。内半径至少取 2t。
3
6061-O 后时效软态成形、焊接，再在规范允许处时效恢复强度。
4
7075-T6强度最高，不可弧焊。需设计机械连接。

毛坯准备

毛坯准备决定后续所有公差

大部分尺寸误差源于毛坯。激光切割毛坯带有 0.1 到 0.3 mm 的热影响区，切边硬度略有不同。该硬边与母材的成形表现不同。若弯曲距激光切边不足 3 mm，批次间会出现小半径波动。

精密零件采用剪切或精冲轮廓，留 0.2 到 0.5 mm 余量供后续修边。成形前双面去毛刺。1.5 mm 板上的 0.05 mm 毛刺会成为弯曲线的裂纹源。快速滚光或用 400 目砂纸手工打磨一遍即可。

来料板料的平面度比多数车间预想的更重要。卷材记忆或翘曲板料在单次冲压模中无法压平。在平板上用 0.1 mm 塞尺检查 300 mm 跨距内的平面度。不合格则先校平或换料，再开模。

清洁度也属于此环节。冲压润滑油和车间粉尘会留在板料纹理中。若板料从压力机直接上焊接台，这些残留会烧入熔池。成形后要脱脂，不能只在焊前做。

1
激光切边弯曲位置距激光切边至少 3 mm。
2
毛刺限值成形前双面去毛刺至 0.05 mm 以下。
3
平面度平板上 300 mm 跨距内最大间隙 0.1 mm。

压力机装夹

压力机中的模具间隙与回弹控制

铝比低碳钢需要更大的模具间隙。5052 和 6061 的合理起点是每侧为板厚的 8% 到 10%。间隙过小会拉伤模具并撕裂边缘。间隙过大则留下大毛刺和圆边，在焊接工装上无法贴平。

回弹是成形板件偏离图纸的首要原因。相同 R/t 比下，铝的回弹约为低碳钢的 2 到 3 倍。2.0 mm 5052-H32、内半径 3 mm 的 90 度弯曲，需预留 2 到 4 度过弯，并通过试压验证。不要只信表格值。

大批量生产时，压底或整形工序控制角度远优于自由弯曲。整形压力高，投入前需按模具面积核算压力机吨位。小批量或原型阶段，自由弯曲加垫片过弯调整更快、成本更低。

圆角与吨位必须一起核对。5052-H32 的最小内侧圆角横向约为 0.5t，纵向为 1t。6061-T6 横向用 2t，纵向用 3t。如果图纸要求的圆角比该合金允许的更紧，解决办法是换状态，而不是加大吨位。

1
模具间隙5052 和 6061 每侧为料厚的 8% 到 10%。
2
过弯量2.0 mm 5052-H32 的 90 度折弯取 2 到 4 度。
3
最小圆角5052-H32 横向 0.5t。6061-T6 为 2t。

焊接

铝板的焊前准备与热输入限制

氧化铝约在 2,050 °C 熔化，而下面的金属约在 660 °C 熔化。这个温差就是铝焊接出问题的原因。氧化皮必须机械去除，不能只靠化学方法。焊前 8 小时内用不锈钢刷打磨是标准做法。用在钢上的钢丝刷会把铁污染到铝表面，所以铝专用刷要单独放。

1.5 到 4.0 mm 板通常用交流 TIG。2.0 mm 的 5052 或 6061 起始参数为 60 到 90 A、电极正平衡 60% 到 70%、行走速度 150 到 250 mm/min。平衡值越高，清理氧化皮越好，但输入零件的热量也越多。在薄板上，这些热量会表现为变形和边缘烧穿。

焊丝选择跟随母材。4043 焊丝是 6061 和 5052 的通用选择。它流动性好，能减少热裂纹。5356 焊丝强度更高、延展性更好，但送丝更硬，对装配间隙的容忍度更低。如果接头要阳极氧化，5356 会变深灰色。4043 阳极氧化后更接近母材颜色。

控制变形首先是工装夹具问题，其次才是焊接问题。每 50 到 80 mm 点固一次，从中心向外交替焊接顺序，并让零件在夹具中冷却。绝不要松开热的焊件。铝在 150 °C 以上强度下降很快，从夹具中取出的热零件会在冷却时弹成新的形状。

1
8 小时内刷不锈钢刷，铝专用，刷完在氧化膜重新长出前焊接。
2
4043 焊丝6061 和 5052 的通用选择。阳极氧化后接近母材颜色。
3
5356 焊丝强度更高、延展性更好，但阳极氧化后变深。
4
夹具内冷却高于 60 °C 绝不要松开，否则零件会变形。

工艺路线

分步说明：从毛坯到焊接组件

按这个顺序做。跳过一步会把误差推到下游，那里修正成本更高。

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1. 确认合金、状态和厚度把图纸对应到可成形的状态。2.0 mm 支架需要 1.5 mm 内侧圆角时，5052-H32 可以。6061-T6 不行。订料前先锁定这一点。
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2. 检查平面度和轧制方向平台检查，300 mm 内用 0.1 mm 塞尺。用油漆笔在每个毛坯上标出轧制方向，让压机操作员能把折弯线横向对准。
3
3. 下料并去毛刺激光、剪切或精冲。两面去毛刺到 0.05 mm 以下。折弯边距激光切割边缘至少留 3 mm，避开热影响区。
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4. 设定模具间隙和过弯量从每侧料厚的 8% 到 10% 开始。90 度折弯加 2 到 4 度过弯。先试打三次，在花岗岩平台上测角度后再调整。
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5. 按受控顺序成形先成形最紧的折弯，此时毛坯还平、容易定位。首件对照图纸检查，之后每 20 件检查角度和圆角漂移。
6
6. 脱脂并刷焊接区用碱性清洗剂去除冲压润滑油，冲洗、干燥。然后在焊前 8 小时内用不锈钢刷打磨接头面。刷子只用于铝。
7
7. 点固、焊接并在夹具内冷却每 50 到 80 mm 点固一次。从中心向外焊，两侧交替。2.0 mm 板用交流 TIG，60 到 90 A。保持夹紧直到零件降到 60 °C 以下。
8
8. 检验并记录检查焊道尺寸、角度和平面度。记录做出合格件的参数，让下一批从已知点开始，而不是从头再来。

选型数据

冲压焊接板的合金与工艺对比

以此作为起点，然后在试制毛坯上验证。

合金与状态	成形性	焊接性	典型用途
5052-H32	优，0.5t 圆角	很好，交流 TIG	壳体、面板、支架
6061-T6	一般，最小 2t 圆角	好，用 4043 焊丝	结构支架、框架
6061-O	优，0.5t 圆角	好，焊后时效	成形后时效的零件
6063-T5	好，1t 圆角	好，4043 焊丝	挤压框架、壳体
6082-T6	一般，最小 2t 圆角	好，用 4043 焊丝	机加工和成形零件
7075-T6	差，3t 或更大圆角	不可弧焊	高强度、铆接接头
2024-T3	一般，最小 2t 圆角	差，容易开裂	航空航天、胶接接头

工艺窗口

按厚度给出的冲压和焊接参数

5052 和 6061 的起始值。首件试制后调整。

厚度	每侧模具间隙	交流 TIG 电流	行走速度
1.0 mm	0.08 到 0.10 mm	40 到 60 A	200 到 300 mm/min
1.5 mm	0.12 到 0.15 mm	50 到 75 A	180 到 260 mm/min
2.0 mm	0.16 到 0.20 mm	60 到 90 A	150 到 250 mm/min
3.0 mm	0.24 到 0.30 mm	90 到 130 A	120 到 200 mm/min
4.0 mm	0.32 至 0.40 mm	130 至 170 A	100 至 160 mm/min