一種無缺陷低能耗2219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2219鋁合金的焊接方法，其特征是焊前首先在2219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2219鋁合金。表面去膜劑由LiF、NaF、CaF2、KAlF4、K3AlF6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2219鋁合金，本發(fā)明涉及的表面去膜劑具有良好地去除2219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2219鋁合金焊縫中沒有任何氣孔缺陷，焊接接頭拉伸強度為260～290MPa。
【專利說明】一種無缺陷低能耗2219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2219鋁合金的焊接方法，其過程是:焊前首先在2219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2219鋁合金。
【背景技術(shù)】
[0002]2219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2219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，必須要實現(xiàn)穿孔效應(yīng)，對工藝要求非?？量?，并且焊接厚板鋁合金時，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)對鋁合金進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發(fā)熱量大、鎢極為負極時發(fā)熱量小、載流能力大的特點，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，從而達到良好的焊接質(zhì)量。但直流電弧焊鋁合金時，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2219鋁合金的焊接方法。它的特點是:
1、采用直流正極性，提高鋁合金的發(fā)熱量，從而達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，活性劑同時又具有增大焊接熔深的作用，從而進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一步減少焊縫產(chǎn)生氣孔等缺陷。4、相對于交流焊接設(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；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格便宜，且無需昂貴的焊接設(shè)備，具有成本低廉，經(jīng)濟性好的優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是提供一種適合于2219鋁合金的無缺陷低能耗高效焊接方法。通過焊前在2219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2219鋁合金?？梢圆婚_坡口一次焊接成型Imm?12mm厚度范圍的2219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2219鋁合金焊縫中沒有任何氣孔、夾渣等缺陷，焊接接頭拉伸強度能達到260?290MPa。本發(fā)明能實現(xiàn)2219鋁合金材料的單面焊雙面成型，焊接電流相對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, KAlF4, K3AlF6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等化合物，其中LiF的含量為40?80% (重量百分比)，NaF的含量為10?40%，CaF2的含量為10?40%。
[0012]一種是以LiF為基，添加KA1F4、K3AlF6，其中LiF的含量為40?80% (重量百分比)，KAlF4的含量為10?40%, K3AlF6的含量為10?40%。
[0013]另一種是以KAlF4為基，添加LiF、NaF、CaF2等氟化物，其中KAlF4的含量為40?65% (重量百分比)，LiF的含量為10?25%，NaF的含量為10?25%，CaF2的含量為10?25%。
[0014]本發(fā)明2219鋁合金的直流活性焊接方法的優(yōu)點在于:1、采用直流正極性，提高鋁合金的發(fā)熱量，從而達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，表面去膜劑同時具有增大焊接熔深的作用，從而進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一步減少焊縫產(chǎn)生氣孔等缺陷。4、相對于交流焊接設(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；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格便宜，且無需昂貴的焊接設(shè)備，具有成本低廉，經(jīng)濟性好的優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0015]下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0016]本發(fā)明是一種新型的2219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2219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2219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2219鋁合金的直流活性焊接方法實施步驟如下，[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2219鋁合金表面進行清洗；
[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行2219鋁合金的焊接；
[0023]步驟六，焊后將焊縫表面的表面去膜劑殘渣去除。
[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2219鋁合金，本發(fā)明涉及的表面去膜劑具有良好地去除2219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2219鋁合金焊縫中沒有任何氣孔缺陷，焊接接頭拉伸強度為260?290MPa。
[0025]實施例1:厚度為4_的2219鋁合金的直流焊接
[0026]按配比稱重LiF、NaF、CaF2,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2219鋁合金表面進行清洗，然后用毛刷均勻地刷涂在化學(xué)清洗過的2219鋁合金對接待焊表面。采用TIG直流正極性焊接方式對4mm厚的2219鋁合金板材進行對接焊接，焊接結(jié)束后進行缺陷檢測和力學(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度見下表:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種無缺陷低能耗2219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2219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2219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2219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2219鋁合金，可以不開坡口一次焊接成型Imm?12mm厚度范圍的2219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2219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, KAlF4, K3AlF6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等化合物，其中LiF的含量為40?80% (重量百分比)，NaF的含量為10?40%，CaF2的含量為10?40%。
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KA1F4、K3A1F6，其中LiF的含量為40?80% (重量百分比)，KA1F4的含量為10?40%，K3AlF6的含量為10?40%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面去膜劑，另一種是以KAlF4為基，添加LiF、NaF、CaF2等氟化物，其中KAlF4的含量為30?65% (重量百分比)，LiF的含量為10?25%，NaF的含量為10?25%，CaF2的含量為10?25%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的2219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2219鋁合金焊縫中沒有任何氣孔缺陷，焊接接頭拉伸強度為260?290MPa。
【文檔編號】B23K9/235GK103624381SQ201310566461
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】曲文卿, 姚君山, 牟國倩, 張聃, 尹玉環(huán), 郭立杰, 莊鴻壽 申請人:北京航空航天大學(xué), 上海航天設(shè)備制造總廠