钣金焊接变形与材料变化：机箱 DFM 指南

焊接机箱图纸必须明确什么？

可直接报价的焊接机箱图纸应定义材料牌号与状态、厚度、接头类型、焊缝位置与范围、装配基准、关键尺寸、外观面、禁止受热影响的区域、清理或表面处理要求以及检验状态。还应说明哪些强度、密封、腐蚀或系统测试由买方负责，而不是仅以焊道外观判定验收。

将受控的 2D 图纸与 STEP/STP 装配模型一并发送。显示配合零件，以及折弯、嵌件、盖板和密封垫周边对装配顺序敏感的特征。如果可允许供应商提议不同的接头、焊缝长度或装配顺序，将该项标为待 DFM 评审，不要默许车间作未记录的替换。

• 材料牌号、硬度状态或其他状态、厚度与允许的替代材料。
• 接头几何、焊接面、长度或间距、起焊与收弧区域以及可达性限制。
• 功能基准、关键配合尺寸，以及检验是否在自由、约束或装配状态下进行。
• 外观面、打磨或清理备注、飞溅限制与表面处理顺序。
• 密封垫、接地、遮蔽、螺纹与腐蚀敏感界面。
• 买方要求的样件、首件与量产检验记录。
• 适用时，由买方负责的接头、泄漏、防护、腐蚀、疲劳或产品级验证。

钣金在焊缝冷却后为什么会变形？

局部焊接热使焊区膨胀，而较冷的周围板材会约束它。若由此产生的热应力导致局部塑性应变，冷却便无法使组件恢复原始形状。随后焊缝金属和热影响区的收缩会留下横向或纵向收缩、角变形、弓形、凹陷、屈曲或扭曲；薄板尤易屈曲。

控制始于焊接之前。评估接头是否确实需要规定的焊缝金属量、装配间隙是否均匀、收缩会使组件向哪里移动，以及哪个基准必须保持稳定。可针对实际几何评估对称或断续布置、定位焊策略、顺序、工装和反变形预置。更强的约束未必更好，因为它可能增大残余应力或开裂风险。

设计允许时，间断焊可以减少焊缝金属量；但要求连续密封的接缝，不能直接改成断续焊。降低热输入也必须以满足熔合和接头性能为前提，只调小电流或提高焊速并不是完整的变形控制方案。

• 明确关键的平面度、角度、开口或界面，不要笼统要求组件平直。
• 使用能满足买方已批准接头设计的最小焊接范围。
• 控制装配和间隙，避免热量与收缩难以预测地集中。
• 在加装不可达的面板或表面处理之前，先确定定位焊、正式焊接与检验顺序。
• 在代表性样件上验证拟议工装和测量状态。

• TWI — Distortion: prevention by design

不锈钢为什么会在螺栓、垫圈和搭接处腐蚀？

不锈钢依靠氧支持的钝化表面膜，但垫圈下、螺栓杆周围或搭接内的狭窄潮湿缝隙可能形成滞流并缺氧。金属离子积聚，氯化物可能向内迁移，局部酸度上升，直至钝化膜破坏，使局部缝隙腐蚀得以自我维持。

该机理不同于电偶腐蚀，后者需要异种材料和导电通路。不锈钢接头自身就可能发生缝隙腐蚀。因此，图纸应定义环境、排液与清洁可达性、缝隙是否有意保持开放或密封、配合材料、表面清理，以及项目专用的检验或腐蚀试验。更耐蚀的牌号也不等于免疫。

• 避免形成滞留水、清洁剂、盐或工艺残留物的凹袋。
• 说明搭接缝、密封垫边缘和紧固件界面是应开放、可排液、可清洁还是密封。
• 不要将绝缘垫圈视为已防止缝隙腐蚀的证明。
• 存在异种金属时，将缝隙腐蚀评审与电偶腐蚀评审分开。
• 在图纸上写明清洁、钝化或表面处理要求以及买方的验收依据。

• Outokumpu — Corrosion resistance

6061-T6 铝为什么会在焊缝旁软化？

6061-T6 的强度很大程度上来自固溶热处理和人工时效形成的细小析出相。焊接热循环可能使这些析出相溶解、粗化或过时效。因此，即使接头外观完好，最薄弱的位置也可能在焊缝旁而非焊道内。

不能直接把 T6 母材数据表中的强度作为焊接接头的许用值。接头性能取决于合金、状态、厚度、工艺、热输入、焊材、几何和焊后处理。负责产品设计的工程师应确定焊后状态下的设计依据与验证方法；焊缝外观看起来完好，并不能证明旁边材料仍具有原来的强度。

• TWI — Weldability of aluminium alloys

调焊接参数之前，先排好控制顺序

先检查接头和装配约束。夹具可以在焊接时把开口固定住，但松夹后，装配件仍可能移动。把装配、定位焊、正式焊接、冷却和松夹条件记下来，试样结果才有条件重复。

• 1. 装配：定位焊前检查间隙、接合边和基准，不用多堆焊缝金属掩盖不一致的装配间隙。
• 2. 定位焊：确定能保持接头间隙的位置与顺序，并检查焊点是否妨碍后续焊接或清理。
• 3. 焊接：按具体接头评估对称焊、分段退焊或跳焊，同时满足规定的焊缝尺寸和最终连续性。
• 4. 冷却与松夹：规定松夹条件和支撑位置，再测量指定的配合部位。用有代表性的样件比较，每次只调整一个计划中的因素。

• TWI — Distortion control: fabrication techniques
• TWI — Distortion: restraint and pre-setting

用松夹后的尺寸判断试样是否合格

教学示例：图纸要求冷却后将装配件放在规定支撑上，不施加侧向夹紧力，测得两处标记面之间的净开口为 200 ± 0.5 mm。某次试样夹紧时测得 200.1 mm，松夹后为 199.2 mm。合格范围是 199.5–200.5 mm，因此松夹后的装配件不满足这项要求，不能因为夹紧时合格就放行。

两次读数应分别记录测量状态。先复核装配间隙、定位焊与焊接顺序、夹具释放方式，再决定是否需要其他调整；不要直接放宽图纸或强行把盖板装上。调整后的试样仍按同一松夹状态复测。如果产品要求在装配载荷下验收，应另写清载荷与方法，两种状态的结果不能混用。

趁表面还能接触到，安排焊后清理

对不锈钢而言，把可见的焊接变色刷掉，不等于已经达到要求的表面状态。Outokumpu 的资料指出，刷磨可以去掉表层热着色，却可能留下氧化层下方的贫铬层。应在安装五金件或封闭难以接近的接头前，写清焊后表面要求、合适的清理路线，以及冲洗和残留检查。

搭接缝要提前决定：通过经验证的密封排除水分，还是保留可排水、可清洗的结构。只封住一部分，反而可能留下存水缝隙。在图纸上标出迎水侧、密封边界与清理空间，并让腐蚀试验对应实际使用环境。钝化不能一概代替焊接氧化物去除或缝内污染清理。

• Outokumpu — Post-fabrication treatment

应如何批准焊接钣金组件？

在规定的物理状态下，按受控图纸批准组件。在判定焊缝本身之前，先检查材料与状态、关键基准、间隙、角度、平面度、五金件和表面状态。然后执行由买方负责的项目专用接头或系统试验。一件看起来平直的样件不能证明重复性或产品合规性。

检验计划应与风险匹配。外观罩件、结构支架、密封箱和导电底盘需要的证据不同。记录工装或约束状态、测量工具、抽样频次、缺陷示例、返修规则和图纸版本。如果焊缝、清理路线或材料状态发生变更，应重新评估受影响的批准证据，不要将其当作不可见的工艺替代。

• 确认材料标识、厚度，以及适用时的硬度状态或其他状态。
• 在规定状态下测量指定的基准、平面度、角度、开口与配合界面。
• 检查焊缝位置、范围、起焊与收弧、清理、飞溅和外观区。
• 在暴露环境使其成为相关风险时，检查不锈钢缝隙、排液、沉积物与焊后表面要求。
• 对强度、密封、防护、疲劳、腐蚀、接地或系统性能，采用买方定义的接头或功能试验。
• 将已批准样件、检验记录与任何返修验收关联到同一图纸版本。

最终焊接询盘清单应包含什么？

有效的焊接询盘应让供应商看到完整的载荷、配合、表面和检验问题，而不是要求供应商自行设定产品要求。向每个投标方发送同一套受控资料，明确哪些决策已固定、哪些待 DFM 评审，并要求在批准前记录每一项拟议的材料、接头或顺序变更。

• 版本一致的 2D 图纸和 STEP/STP 装配模型。
• 材料牌号、状态、厚度、表面与替代规则。
• 接头类型、焊接面、范围、可达性和禁焊区。
• 关键基准、公差与检验约束状态。
• 配合零件、紧固件、嵌件、密封垫与装配顺序。
• 外观面、焊缝清理、钝化或其他表面处理备注以及遮蔽。
• 环境、排液、缝隙与异种金属信息。
• 样机、首件和量产数量。
• 所需的尺寸、外观、无损或功能证据。
• 由买方负责的验证与变更批准职责。
• 如果某些项目还没有定下来，可标注“待确认”并先发送现有资料。我们可以在 DFM 阶段与您一起比较选项、商定可行要求；首次询盘前无需一次确定所有细节。