一種無缺陷低能耗ld10鋁合金的焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無缺陷低能耗LD10鋁合金的焊接方法，其特征是焊前首先在LD10鋁合金表面待焊部位噴涂上一層表面去膜劑，然后采用直流正極性方式的TIG焊接工藝方法焊接LD10鋁合金。表面去膜劑由LiF、NaF、CaF2、K3AlF6、K2SiF5、NaCl等一種或多種氟化物組成。本發(fā)明的焊接方法可以不開坡口一次焊接成型1mm～12mm厚度范圍的LD10鋁合金，本發(fā)明涉及的表面去膜劑具有良好地去除LD10鋁合金表面氧化膜和增大焊接熔深的作用，焊接電流僅有交流焊接方式的50%。并且焊接的LD10鋁合金焊縫中沒有任何氣孔缺陷，焊接接頭拉伸強(qiáng)度為260～290MPa。
【專利說明】一種無缺陷低能耗LD10鋁合金的焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接領(lǐng)域，涉及一種焊接方法。具體是指一種無缺陷低能耗LDlO鋁合金的焊接方法，其過程是:焊前首先在LDlO鋁合金表面待焊部位噴涂上一層表面去膜劑，然后采用直流正極性方式的TIG焊接工藝方法焊接LDlO鋁合金。
【背景技術(shù)】
[0002]LDlO鋁合金是航空航天領(lǐng)域中重要的結(jié)構(gòu)材料之一，在航天領(lǐng)域如運(yùn)載火箭、衛(wèi)星、飛船和導(dǎo)彈等生產(chǎn)制造中更是占據(jù)著極重要的位置。鋁合金的焊接性相對(duì)較差，主要是由于:①在空氣中易氧化，生成致密的氧化鋁，造成焊接夾渣；②焊接過程中容易產(chǎn)生氣孔等缺陷；③熱導(dǎo)率和熱膨脹系數(shù)大，焊接消耗更多的熱量，易產(chǎn)生較大的焊接變形；④影響接頭的整體性能。
[0003]當(dāng)前常用于LDlO鋁合金的焊接方法是交流TIG焊，其原因是:鋁合金表面致密的氧化膜在焊接過程中非常難以去除，在TIG焊接中只能采用交流焊，利用陰極霧化現(xiàn)象來去除氧化膜。交流TIG焊存在著以下幾方面的問題:焊接熔深小、焊接過程不太穩(wěn)定、容易產(chǎn)生氣孔等。
[0004]為改善這些問題，發(fā)展了方波交流TIG焊、變極性TIG焊和變極性等離子焊接技術(shù)等，這些技術(shù)都擺脫不了交流焊過程的穩(wěn)定問題和背面成形問題，如對(duì)于變極性等離子焊接技術(shù)在單面焊雙面成形過程中要想獲得良好的背面焊接質(zhì)量，必須要實(shí)現(xiàn)穿孔效應(yīng)，對(duì)工藝要求非常苛刻，并且焊接厚板鋁合金時(shí)，盡管焊接電流要小于常規(guī)交流TIG焊，但電流依然比較大。
[0005]近年來，國內(nèi)外發(fā)展了一種用于鈦合金和不銹鋼的活性TIG焊方法，具有大幅度提高焊接熔深和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本；還可以大大減小焊接變形。
[0006]在此基礎(chǔ)上國內(nèi)對(duì)鋁合金進(jìn)行了交流活性焊研究，但研究的主要方向是提高鋁合金的焊接熔深，沒有解決交流弧焊的不穩(wěn)定性以及由此帶來的缺陷等問題。
[0007]理想的解決方法應(yīng)當(dāng)是采用直流焊方法，利用直流焊接電弧穩(wěn)定，并且鋁合金為正極時(shí)發(fā)熱量大、鎢極為負(fù)極時(shí)發(fā)熱量小、載流能力大的特點(diǎn)，不但可以增大鋁合金母材的焊接熔深，而且還可以穩(wěn)定焊接過程，從而達(dá)到良好的焊接質(zhì)量。但直流電弧焊鋁合金時(shí)，關(guān)鍵問題是如何去除鋁合金表面的氧化膜。
[0008]為此本發(fā)明提出一種新型的無缺陷低能耗LDlO鋁合金的焊接方法。它的特點(diǎn)是:
1、采用直流正極性，提高鋁合金的發(fā)熱量，從而達(dá)到增大焊接熔深的目的，焊接相同厚度的鋁合金，電流僅有交流焊接方式的50% ;2、采用新型表面去膜劑，可以有效地去除鋁合金表面的氧化膜，活性劑同時(shí)又具有增大焊接熔深的作用，從而進(jìn)一步提高鋁合金的焊接熔深和焊接生產(chǎn)率。3、直流電弧的穩(wěn)定性優(yōu)于交流電弧的穩(wěn)定性，可減少焊縫中產(chǎn)生氣孔等缺陷的可能性?；钚詣┑氖褂每蛇M(jìn)一步減少焊縫產(chǎn)生氣孔等缺陷。4、相對(duì)于交流焊接設(shè)備中必用的穩(wěn)弧裝置，采用直流焊接方式減少了交流焊設(shè)備的復(fù)雜程度和成本。因此，與鎢極氬弧焊相比，本焊接方法具有焊接溶深大、生廣率聞、電弧穩(wěn)定、質(zhì)量可罪等優(yōu)點(diǎn)；與激光焊、電子束焊、等離子焊相比，本焊接方法所用的表面活性劑材料價(jià)格便宜，且無需昂貴的焊接設(shè)備，具有成本低廉，經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是提供一種適合于LDlO鋁合金的無缺陷低能耗高效焊接方法。通過焊前在LDlO鋁合金表面待焊部位噴涂上一層表面去膜劑，然后采用直流正極性方式的TIG焊接工藝焊接LDlO鋁合金?？梢圆婚_坡口一次焊接成型Imm?12mm厚度范圍的LDlO鋁合金，焊接電流僅有交流焊接方式的50%，并且能夠獲得無缺陷的性能優(yōu)良的焊接接頭，即LDlO鋁合金焊縫中沒有任何氣孔、夾渣等缺陷，焊接接頭拉伸強(qiáng)度能達(dá)到260?290MPa。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)LDlO鋁合金材料的單面焊雙面成型，焊接電流相對(duì)于交流焊工藝大大降低，有效提高了焊接生產(chǎn)率，降低了能源消耗。
[0010]本發(fā)明提出的表面去膜劑由LiF、NaF, CaF2, K3AlF6, K2SiF5, NaCl等其中的任何一種和多種化合物的組合，氟化物的顆粒度均小于10 μ m。
[0011]一種是以LiF為基，添加NaF、CaF2、K3AlF6、NaCl等化合物，其中LiF的含量為40?70% (重量百分比)，CaF2的含量為5?30%，K3AlF6的含量為5?20%’ NaCl的含量為5?30%。
[0012]一種是以LiF為基，添加K2SiF5、NaCl，其中LiF的含量為40?80%(重量百分比)，K2SiF5的含量為10?30%，NaCl的含量為10?30%。
[0013]另一種是以NaF為基，添加K2SiF5、K3AlF6、CaF2等氟化物，其中NaF的含量為40?60% (重量百分比)，K2SiF5的含量為10?30%，K3AlF6的含量為10?30%，CaF2的含量為10 ?25%。
[0014]本發(fā)明LDlO鋁合金的直流活性焊接方法的優(yōu)點(diǎn)在于:1、采用直流正極性，提高鋁合金的發(fā)熱量，從而達(dá)到增大焊接熔深的目的，焊接相同厚度的鋁合金，電流僅有交流焊接方式的50% ;2、采用新型表面去膜劑，可以有效地去除鋁合金表面的氧化膜，表面去膜劑同時(shí)具有增大焊接熔深的作用，從而進(jìn)一步提高鋁合金的焊接熔深和焊接生產(chǎn)率。3、直流電弧的穩(wěn)定性優(yōu)于交流電弧的穩(wěn)定性，可減少焊縫中產(chǎn)生氣孔等缺陷的可能性。表面去膜劑的使用又可進(jìn)一步減少焊縫產(chǎn)生氣孔等缺陷。4、相對(duì)于交流焊接設(shè)備中必用的穩(wěn)弧裝置，采用直流焊接方式減少了交流焊設(shè)備的復(fù)雜程度和成本。因此，與鎢極氬弧焊相比，本焊接方法具有焊接熔深大、生產(chǎn)率高、電弧穩(wěn)定、質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn)；與激光焊、電子束焊、等離子焊相比，本焊接方法所用的表面活性劑材料價(jià)格便宜，且無需昂貴的焊接設(shè)備，具有成本低廉，經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0016]本發(fā)明是一種新型的LDlO鋁合金的無缺陷低能耗直流焊接方法，其特征在于:所述焊接方法是焊前首先在LDlO鋁合金表面待焊部位噴涂上一層表面去膜劑，然后采用直流正極性方式的TIG焊接工藝方法焊接LDlO鋁合金。所述表面去膜劑是氟化鋰、氟化鈣、氟化鈉、氟鋁酸鉀等其中的任何一種或任何多種氟化物的組合。氟化物的顆粒度均小于10 μ m0[0017]本發(fā)明的LDlO鋁合金的直流活性焊接方法實(shí)施步驟如下，
[0018]步驟一，按配比成分均勻混合表面去膜劑；
[0019]步驟二，用無水乙醇調(diào)和表面去膜劑；
[0020]步驟三，焊接前對(duì)LDlO鋁合金表面進(jìn)行清洗；
[0021]步驟四，用毛刷或噴壺在鋁合金表面待焊部位均勻敷上一層表面去膜劑，以蓋住原來的鋁合金顏色為宜；
[0022]步驟五，采用TIG焊直流正極性方式進(jìn)行LDlO鋁合金的焊接；
[0023]步驟六，焊后將焊縫表面的表面去膜劑殘?jiān)コ?br> [0024]本發(fā)明的焊接方法可以不開坡口一次焊接成型Imm?12mm厚度范圍的LDlO鋁合金，本發(fā)明涉及的表面去膜劑具有良好地去除LDlO鋁合金表面氧化膜和增大焊接熔深的作用，焊接電流僅有交流焊接工藝的50% ;并且焊接的LDlO鋁合金焊縫中沒有任何氣孔缺陷，焊接接頭拉伸強(qiáng)度為260?290MPa。
[0025]實(shí)施例1:厚度為4mm的LDlO鋁合金的直流焊接
[0026]按配比稱重LiF、CaF2、K3AlF6、NaCl，各氟化物的顆粒度均小于10 μ m,混合均勻，用無水乙醇調(diào)合成糊狀。焊接前對(duì)LDlO鋁合金表面進(jìn)行清洗，然后用毛刷均勻地刷涂在化學(xué)清洗過的LDlO鋁合金對(duì)接待焊表面。采用TIG直流正極性焊接方式對(duì)4mm厚的LDlO鋁合金板材進(jìn)行對(duì)接焊接，焊接結(jié)束后進(jìn)行缺陷檢測和力學(xué)性能測試。
[0027]具體配比成分、焊接參數(shù)和焊接接頭的平均拉伸強(qiáng)度見下表:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種無缺陷低能耗LDio鋁合金的焊接方法，其特征是:1、采用直流正極性焊接工藝；2、焊前在LDlO鋁合金表面待焊部位噴涂上一層表面去膜劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LDlO鋁合金的無缺陷低能耗直流焊接方法，其特征在于:所述焊接方法的過程是焊前首先在LDlO鋁合金表面待焊部位噴涂上一層表面去膜劑，然后采用直流正極性方式的TIG焊接工藝方法焊接LDlO鋁合金，可以不開坡口一次焊接成型Imm?12mm厚度范圍的LDlO鋁合金，焊接電流僅有交流焊接方式的50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LDlO鋁合金的無缺陷低能耗直流焊接方法，其特征在于:所述表面去膜劑是由LiF、NaF, CaF2, K3AlF6, K2SiF5, NaCl等多種氟化物組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面去膜劑，一種是以LiF為基，添加NaF、CaF2、K3AlF6、NaCl等化合物，其中LiF的含量為40?70% (重量百分比)，CaF2的含量為5?30%，K3AlF6的含量為5?20%, NaCl的含量為5?30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面去膜劑，一種是以LiF為基，添加K2SiF5、NaCl，其中LiF的含量為40?80% (重量百分比)，K2SiF5的含量為10?30%，NaCl的含量為10?30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面去膜劑，另一種是以NaF為基，添加K2SiF5、K3AlF6,CaF2等氟化物，其中NaF的含量為40?60% (重量百分比XK2SiF5的含量為10?30%，K3AlF6的含量為10?30%，CaF2的含量為10?25%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LDlO鋁合金的無缺陷低能耗直流焊接方法，其特征在于:所述焊接方法所焊接的LDlO鋁合金焊縫中沒有任何氣孔缺陷，焊接接頭拉伸強(qiáng)度為260?290MPa。
【文檔編號(hào)】B23K9/167GK103624382SQ201310571865
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】姚君山, 曲文卿, 尹玉環(huán), 張聃, 牟國倩, 郭立杰, 莊鴻壽 申請(qǐng)人:上海航天設(shè)備制造總廠, 北京航空航天大學(xué)