專利名稱：鋁/鋼異種金屬tig電弧熔釬焊雙熱絲系統(tǒng)及焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接技術(shù)，具體涉及一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊雙熱絲系統(tǒng)及焊接方法。
背景技術(shù)：
隨著節(jié)能環(huán)保的需求不斷增加，在汽車和航空航天等領(lǐng)域，設(shè)計(jì)者們更多的希望采用鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)來取代傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)。因此，鋁鋼的連接問題一直是研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。然而，鋁鋼連接一直焊接領(lǐng)域的難點(diǎn)問題，一方面由于它們物理性能的明顯差異，如比重、熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率和膨脹系數(shù)等等；最重要的是二者容易生成多種脆性金屬間化合物，嚴(yán)重降低接頭性能。研究人員采用了很多先進(jìn)的焊接方法以期獲得優(yōu)質(zhì)的鋁鋼連接接頭，包括擴(kuò)散焊、摩擦焊、攪拌摩擦焊、釬焊、激光焊、激光碾壓焊、電弧熔-釬焊等等。其中TIG電弧熔-釬焊是以鎢極電弧為熱源對母材及填充材料進(jìn)行加熱，填充材料與鋁合金為熔焊結(jié)合、與鋼為釬焊結(jié)合，焊接過程兼?zhèn)淙酆负外F焊的雙重特點(diǎn)。該方法應(yīng)用范圍廣、使用簡單方便、成本低，近年來在鋁-鋼連接領(lǐng)域受到重點(diǎn)關(guān)注。然而，TIG電弧熔釬焊與激光、電子束等焊接方法相比，熱輸入相對較大，金屬間化合物生長較快，性能不夠理想。如何控制金屬間化合物的生長成為獲得優(yōu)質(zhì)接頭的關(guān)鍵。傳統(tǒng)方法大多采用過渡層，如Ag，Cu，Ni，一方面工藝復(fù)雜、成本高，另一方面效果也不理想。此外，選用一些合適的鋁合金焊絲，通過其中合金元素的作用，可在一定程度上提高接頭強(qiáng)度，但接頭脆性依然很大。由于金屬間化合物的生長對界面反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間·最為敏感，所以在保證成形的前提下，控制界面溫度場是最為有效的方法，如果能夠結(jié)合溫度場的降低再進(jìn)一步優(yōu)化合金元素的作用，效果將更加理想。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊雙熱絲系統(tǒng)及焊接方法獲得鋁-鋼異種金屬連接接頭。通過使用熱絲來降低焊接電流，進(jìn)而控制界面溫度場及化合物生長；通過調(diào)整焊絲直徑及送絲位置來獲得更穩(wěn)定的成形；通過送入相同或者不同種類鋁合金焊絲來調(diào)控接頭組織，進(jìn)而控制接頭性能。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊用雙熱絲系統(tǒng)，包括高頻電源、雙孔送絲嘴、感應(yīng)加熱線圈、固定套筒、雙孔陶瓷管和保護(hù)氣接入管，感應(yīng)加熱線圈套在雙孔陶瓷管外部，二者同軸，感應(yīng)加熱線圈的首末端分別連接高頻電源的兩個(gè)輸出端，雙孔陶瓷管的緊固在固定套筒內(nèi)部，雙孔送絲嘴與固定套筒的一端通過螺紋連接，固定套筒的另外一端與保護(hù)氣接入管連接，雙孔送絲嘴的兩個(gè)孔與雙孔陶瓷管的兩個(gè)孔同軸并相對應(yīng)，兩個(gè)焊絲分別從雙孔陶瓷管一端的兩孔分別穿入，經(jīng)過雙孔陶瓷管通過雙孔送絲嘴穿出。
本發(fā)明還具有如下特征:
1、一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊方法，采用如上所述的一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊用雙熱絲系統(tǒng)來加熱兩個(gè)焊絲，通過使用熱絲來降低焊接電流，進(jìn)而控制鋁鋼釬焊界面溫度場及化合物生長；通過調(diào)整兩個(gè)焊絲直徑及送絲位置來獲得更穩(wěn)定的焊縫正反面成形；通過送入相同或者不同種類鋁合金焊絲控制接頭性能。
2、選擇型號為ERllOO純鋁焊絲或ER2319鋁銅合金焊絲，或二者混合，焊絲直徑為0.8-1.6mm。
3、結(jié)合送絲速度0.5-3m/min，熱絲溫度控制在300_400°C。
4、加熱焊絲與引燃電弧同時(shí)進(jìn)行。
采用本發(fā)明及其方法能夠獲得成形穩(wěn)定、綜合性能良好的鋁-鋼連接接頭，為鋁-鋼TIG熔釬焊在工業(yè)生產(chǎn)中的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。


圖1為本發(fā)明的鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊用雙熱絲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2為采用本發(fā)明的系統(tǒng)得到的焊縫正反面成形圖3為本發(fā)明中不同的送絲方式示意圖4為本發(fā)明中不同焊絲搭配得到的接頭力學(xué)性能對比圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1:
如圖1所示，一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊用雙熱絲系統(tǒng)，包括高頻電源、雙孔送絲嘴2、感應(yīng)加熱線圈3、固定套筒4、雙孔陶瓷管5和保護(hù)氣接入管6，感應(yīng)加熱線圈3套在雙孔陶瓷管5外部，二者同軸，感應(yīng)加熱線圈3的首末端分別連接高頻電源的兩個(gè)輸出端，雙孔陶瓷管5的緊固在固定套筒內(nèi)部4，雙孔送絲嘴2與固定套筒4的一端通過螺紋連接，固定套筒4的另外一端與保護(hù)氣接入管6連接，雙孔送絲嘴2的兩個(gè)孔與雙孔陶瓷管5的兩個(gè)孔同軸并相對應(yīng)，兩個(gè)焊絲I分別從雙孔陶瓷管5 —端的兩孔分別穿入，經(jīng)過雙孔陶瓷管5通過雙孔送絲嘴2穿出。采用該系統(tǒng)的一種雙熱絲填充的TIG電弧熔釬焊方法:采用前送絲方式，送絲速度0.5-3m/min，焊絲在送入熔池前，通過高頻感應(yīng)熱絲系統(tǒng)進(jìn)行加熱，溫度以300-400°C為宜。熱絲溫度過低不能有效的減小焊接電流，溫度過高則鋁合金焊絲接近于半熔化狀態(tài)，不能夠連續(xù)穩(wěn)定送出。
實(shí)施例2:
采用本發(fā)明的系統(tǒng)來加熱兩個(gè)焊絲，通過使用熱絲來降低焊接電流，進(jìn)而控制鋁鋼釬焊界面溫度場及化合物生長；通過調(diào)整兩個(gè)焊絲直徑及送絲位置來獲得更穩(wěn)定的焊縫正反面成形；通過送入相同或者不同種類鋁合金焊絲來調(diào)控接頭組織，進(jìn)而控制接頭性能。
如圖2所示，采用本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)行鋁-鋼對接焊實(shí)驗(yàn)，母材:5A06鋁合金和SUS321奧氏體不銹鋼，板厚3.0mm，不銹鋼側(cè)采用30°、鋁側(cè)采用45° V型坡口，不銹鋼坡口處刷涂釬劑，采用一粗一細(xì)、一高一低的送絲方式，交流方波TIG電源，電流85A，占空比70%，頻率100Hz。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本發(fā)明方法可獲得非常理想的正反面成形。
實(shí)施例3:
如圖3所示，本發(fā)明可有不同的送絲方式，可選擇相同直徑或不同直徑的焊絲，焊絲的高低也可根據(jù)實(shí) 際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。焊接薄板時(shí)可選用平行送進(jìn)的兩根細(xì)絲，而焊接大于3.0mm的試板,則可選用一粗一細(xì)、一高一低的送絲方式。
實(shí)施例4:
如圖4所示，不同焊絲搭配得到的接頭力學(xué)性能對比圖，本發(fā)明可送相同種類或不同種類的焊絲。根據(jù)實(shí)際情況可選擇ER1100、ER2319的焊絲進(jìn)行搭配。其中ER1100填充接頭韌性較好，ER2319填充接頭強(qiáng)度較高，二者搭配的接頭綜合力學(xué)性能較高。焊絲直徑為 0.8-1.6mm 。
權(quán)利要求
1.一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊用雙熱絲系統(tǒng)，其特征在于:包括高頻電源、雙孔送絲嘴(2)、感應(yīng)加熱線圈(3)、固定套筒(4)、雙孔陶瓷管(5)和保護(hù)氣接入管(6)，感應(yīng)加熱線圈(3)套在雙孔陶瓷管(5)外部，二者同軸，感應(yīng)加熱線圈(3)的首末端分別連接高頻電源的兩個(gè)輸出端，雙孔陶瓷管(5)的緊固在固定套筒內(nèi)部(4)，雙孔送絲嘴(2)與固定套筒(4)的一端通過螺紋連接，固定套筒(4)的另外一端與保護(hù)氣接入管(6)連接，雙孔送絲嘴⑵的兩個(gè)孔與雙孔陶瓷管(5)的兩個(gè)孔同軸并相對應(yīng)，兩個(gè)焊絲⑴分別從雙孔陶瓷管(5) —端的兩孔分別穿入，經(jīng)過雙孔陶瓷管(5)通過雙孔送絲嘴(2)穿出。
2.一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊方法，其特征在于:采用如權(quán)利要求1所述的一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊用雙熱絲系統(tǒng)來加熱兩個(gè)焊絲，通過使用熱絲來降低焊接電流，進(jìn)而控制鋁鋼釬焊界面溫度場及化合物生長；通過調(diào)整兩個(gè)焊絲直徑及送絲位置來獲得更穩(wěn)定的焊縫正反面成形；通過送入相同或者不同種類鋁合金焊絲來控制接頭性倉泛。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊方法，其特征在于:選擇型號為ERllOO純鋁焊絲或ER2319鋁銅合金焊絲，或二者混合，焊絲直徑為0.8-1.6mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊方法，其特征在于:結(jié)合送絲速度0.5-3m/min，熱絲溫度控制在300-400°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊方法，其特征在于:力口熱焊絲與引燃電弧同 時(shí)進(jìn)行。
全文摘要
一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊用雙熱絲系統(tǒng)，包括高頻電源、雙孔送絲嘴、感應(yīng)加熱線圈、固定套筒、雙孔陶瓷管和保護(hù)氣接入管，感應(yīng)加熱線圈套在雙孔陶瓷管外部，二者同軸，感應(yīng)加熱線圈的首末端分別連接高頻電源的兩個(gè)輸出端，雙孔陶瓷管的緊固在固定套筒內(nèi)部，兩個(gè)焊絲分別從雙孔陶瓷管一端的兩孔分別穿入，經(jīng)過雙孔陶瓷管通過雙孔送絲嘴穿出。采用如上所述的一種鋁/鋼異種金屬TIG電弧熔釬焊用雙熱絲系統(tǒng)來加熱兩個(gè)焊絲，通過使用熱絲來降低焊接電流，通過調(diào)整兩個(gè)焊絲直徑及送絲位置來獲得更穩(wěn)定的焊縫正反面成形；通過送入相同或者不同種類鋁合金焊絲控制接頭性能。本發(fā)明能夠獲得成形穩(wěn)定、綜合性能良好的鋁-鋼連接接頭。
文檔編號B23K9/23GK103223547SQ20131014349
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者范成磊, 何歡, 楊春利, 林三寶, 汪瓊 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)