鋁合金壓鑄件摩擦攪拌焊接縫品質的常用評估方法
摩擦攪拌焊接目前可焊接多種材料，例如鋁合金、鎂合金、銅、鈦、不銹鋼甚至複合材料。目前，該製程已廣泛應用於新能源汽車的電子控制系統、充電外殼或網域控制器外殼。然而，由於摩擦攪拌焊接區域涉及水道，焊接缺陷等品質問題會導致洩漏，並頻繁引發市場問題。因此，開發有效的摩擦攪拌焊接（FSW）焊接品質檢測和評估方法至關重要。 鋁合金壓鑄件 這一點尤為重要。選擇有效的檢測和評估方法還需要全面考慮材料特性、缺陷類型、製程要求和應用場景。
目前，三電壓鑄殼摩擦攪拌焊接品質的常用檢測評估方法如下：
🔍常見缺陷類型
- 1 內部缺陷：孔洞、焊接不完整、隧道缺陷、氧化物夾雜物等。
- 2 表面缺陷：溝槽、毛邊、表面裂痕。
- 3 微觀缺陷：晶粒粗化和熱影響區軟化。
⚙️檢測方法和原理
目前，電子控制、充電或域控制壓鑄殼通常用於檢測攪拌摩擦焊接的質量，例如目視檢查、無損檢測（X射線、相控陣）、破壞性檢測、焊接氣密性要求和層銑試驗。
以下將詳細介紹每種檢測方法：
1️⃣ 目視檢查
1） 外觀檢查和要求應按照 ISO 17637 標準或客戶對焊接外觀的標準進行。焊接處的外觀、尺寸、位置和現有狀況必須符合圖面和相關標準中規定的要求。
2） 焊接表面不允許有表面溝槽和背面穿透缺陷。
3） 焊縫表面不允許嚴重的焊接塌陷缺陷。如果焊接後進行了機械加工，且焊接表面塌陷缺陷的深度不超過加工餘量，則該缺陷可以接受。建議控制焊縫的加工餘裕。如果無法進行加工，則盡量避免加工，以免破壞表面緻密層，造成洩漏風險。
4） 焊接表面不允許出現嚴重的飛邊缺陷。對於不影響零件厚度的輕微飛邊，可以透過以下方法去除： CNC加工 或研磨。
5） 焊接產品的高度差：≤0.2mm；焊接前兩焊接產品之間的間隙：單側小於0.05mm；焊接後變形：≤0.4mm；焊接偏移：≤0.4mm；
2️⃣ 無損檢測
驗證方法： 焊縫可依 ISO 17636 標準，採用適當的無損體積測試方法（滲透測試、射線照相或超音波測試）進行無損測試。
評判標準： 沒有明顯的隧道或孔洞影響焊接性能；
2.1 滲透檢測
原則： 利用毛細作用，顯影劑可以滲入表面，打開缺陷，並透過顯影劑顯影出來。
適用性： 僅檢測表面微裂紋（>1μm）和開口缺陷。
申請時間： 通常情況下，表面已明確確認。用於確認是否被穿透。主要用於問題分析；在鋁合金的實際工廠批量生產過程中並不常用。 壓鑄件。
2.2 超音波檢測
原則： 高頻聲波在材料中傳播，缺陷的位置和大小透過反射訊號來決定。
技術改進： 相控陣超音波檢測的核心優勢在於其高精度、多角度掃描能力以及對複雜缺陷的敏感性，解析度可達0.1毫米。
適用性： 內部缺陷檢測（如孔洞、焊接不完整）需要偶聯劑，且表面需光滑。
目前，一些OEM廠商或一級零件工廠已對電子控制外殼或充電外殼實施100%測試。
2.3 X射線探測
原則： X射線可用於穿透材料，並透過膠片或數位成像顯示內部缺陷。
適用性： 三維缺陷（如孔洞、夾雜物）可進行成像，但對微小裂紋的分辨率有限。
檢查頻率： 3 件/首件檢驗/工具更換及年度測試。
筆記： 目前，一些OEM廠商或一級零件工廠已對電子控制外殼或充電外殼實施100%測試。
2.4 工業CT掃描
原則： 多角度X射線投影重建三維結構，精確分析缺陷分佈。
適用性： 高精度內部缺陷分析，成本高，適用於實驗室。
檢查頻率： 流程驗證、問題分析或年度測試。
目的： 它主要用於分析特定孔隙的位置、大小和孔隙率評價，也可用於比較和確認 X 射線探傷的有效性和準確性。
3️⃣ 焊接氣密性檢測
常見的密封性測試主要採用氣體測試或氦氣測試。然而，由於氣體檢測的精度有限，市場上的洩漏問題難以有效識別，因此目前大多數廠商仍採用氦氣檢測。
具體的氦氣檢測標準是根據實際應用場景制定的。常見的標準包括：氦氣濃度≥80%，其餘為氮氣；絕對壓力3.2bar；箱體真空度：20pa；環境溫度在15℃至45℃之間；充氣時間：20s；測試時間：10s。
判斷標準： 洩漏量≤5*10-6mbar L/s
檢測頻率： 100%。
筆記： 氦氣與氮氣或氬氣的密度比與判斷標準有關。
4️⃣ 破壞性測試
4.1 層銑削檢測
驗證方法： 將焊接好的產品放在CNC夾具上，沿焊接軌跡進行數控分層加工，0.5mm/0.2mm，每天一次（換刀），0.2mm，層銑15次。
評判標準： 沒有明顯的隧道或孔洞影響密封性能
檢查頻率： 1 件/首件/換模及年度測試
目的： 主要目的是確認氣孔的特定深度和大小。每一層研磨層都必須進行目視確認，並拍照紀錄。
4.2 金相分析
原則： 截取焊接部分，觀察拋光和腐蝕後的微觀結構（晶粒尺寸、缺陷分佈）。
目的： 為了評估熱影響區的軟化程度、動態再結晶情況和微觀缺陷，通常也採用金相分析方法來確認有效熔深以及焊接是否錯位。
評價標準： 為避免因軟化而導致性能下降，熱影響區的晶粒尺寸不應顯著粗化。焊縫熔深符合設計標準，偏移量符合要求。
檢查頻率： 每班次/每次換班/工具更換 1 件，早期製程驗證，問題分析或年度型式試驗。
筆記： 熔深最深點不一定是焊接的中心點。
4.3 機械性質測試
拉伸試驗：測量焊接強度和延伸率，以確定是否達到母材性能要求。
彎曲試驗：評估焊接延展性和結合品質。
硬度測試：分析熱影響區硬度的變化，以反映軟化程度。
評判標準：滿足客戶技術標準或達到基礎材料性能的 80% 以上（一般根據應用場景設定）；測試可按照 ISO 4136 進行。
檢驗頻率：1 件/換模，初始製程驗證，年度型式試驗。
📌關於方法選擇的建議
線上快速檢測：目視檢測+渦流/超音波檢測+X射線探傷
綜合實驗室分析：工業CT+金相分析+機械測試。
高需求場景，例如航空航天：PAUT+工業CT+疲勞測試。
⚠️預防措施
鋁合金壓鑄件的特性：壓鑄件本體中的原始氣孔可能會影響FSW的質量，需要結合X射線預檢。
表面處理：測試前清除表面氧化層，以免干擾渦流/穿透測試結果。
標準適應：參考業界標準（例如汽車 ISO 4063、航空 NAS 410）調整偵測參數。