專利名稱：附加電弧加熱銅墊板預(yù)熱鋁合金及鎂合金焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接方法，具體說就是附加電弧加熱銅墊板預(yù)熱 鋁合金及鎂合金焊接方法，屬電弧焊接領(lǐng)域。
技術(shù)背景鋁及鋁合金由于具有較高的比強度，良好的耐腐蝕性，在工業(yè)上被廣泛應(yīng)用。鎂的比重為鋁的2/3，是一種比強度良好的金屬，工業(yè) 上常常向鎂合金中加入鋁、鋅等成分來提高它的性能。近些年來隨著 科學(xué)技術(shù)及工業(yè)經(jīng)濟的迅速發(fā)展，特別是航空航天事業(yè)以及汽車行業(yè) 的蓬勃發(fā)展，對高質(zhì)鋁合金及鎂合金焊接構(gòu)件的需求日益增多，鋁合金及鎂合金的焊接主要存在兩個難題 一是接頭易形成氣孔、裂紋等缺陷；二是對接焊時接頭背面成形不好。因此，鋁合金及鎂合金的焊 接問題正成為當(dāng)今焊接技術(shù)研究的熱點問題之一 。鋁的熔點為660。C，密度為2.7g/cm3，其導(dǎo)電率僅次于金、銀、 銅，熱導(dǎo)率約比鋼大2倍，鋁在空氣中及焊接時極易氧化，生成的氧 化鋁熔點高達2050°C,非常穩(wěn)定，不易去除，它阻礙母材的熔化和 熔合。鋁材表面的氧化膜密度大，不易浮出表面，易生成夾渣、未熔 合、未焊透等缺陷，氧化膜還吸附大量的水分，易使焊縫產(chǎn)生氣孔。 而鎂具有和鋁相似的性質(zhì)，在高溫下也會生成氧化膜。基于以上性質(zhì)， 焊接鋁、鎂合金時存在兩個主要缺陷裂紋及氣孔。裂紋及氣孔形成的原理如下液態(tài)熔池冷卻、凝固結(jié)晶到完全形成固態(tài)是在某一溫度范圍內(nèi)進行的。在這個溫度范圍內(nèi)同時存在著液態(tài)和固態(tài)金屬，其強 度、塑性都很低，所以將這個溫度范圍稱脆性溫度區(qū)間。另一方面， 由于鋁合金和鎂合金的線膨脹系數(shù)大，在焊縫金屬冷卻收縮過程中產(chǎn) 生很大的拉伸變形。當(dāng)熔池金屬處在脆性溫度區(qū)間的時刻，與產(chǎn)生最 大拉伸變形的時刻一致時則引起裂紋。焊接時焊縫中存在著大量的 氫。氫的溶解度隨著溫度的下降而急劇減少，因此在焊縫凝固過程中 氫從鋁中逸出形成氣泡上浮，當(dāng)焊縫的凝固速度過快氣泡來不及浮出 焊縫金屬表面時就會形成氣孔。由裂紋及氣孔形成的原理可知，增大熱輸入、減小熱應(yīng)力大小是 預(yù)防焊接裂紋及氣孔的主要方法。生產(chǎn)中也經(jīng)常采用能量集中、功率 高的熱源來進行焊接。尤其是在航空航天等要求高質(zhì)焊縫的領(lǐng)域，熱 源的熱輸入很大，造成焊縫寬度很寬，焊縫成形較差。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種既能減少接頭中的氣孔、裂紋缺陷， 又能保證接頭背面成形良好，最終獲得高質(zhì)量接頭的適合于鋁合金及 鎂合金的焊接方法，也就是附加電弧加熱銅墊板預(yù)熱鋁合金及鎂合金 焊接方法。本發(fā)明是為了解決鋁合金及鎂合金在焊接過程中易產(chǎn)生氣孔及 裂紋，以及接頭背面成形不良的問題，而提出了附加電弧加熱銅墊板 預(yù)熱鋁合金及鎂合金焊接方法。該方法在焊接鋁合金及鎂合金對接焊 縫時采用銅質(zhì)墊板，并在墊板的背面附加電弧進行加熱。銅墊板的形 狀根據(jù)焊件的不同而有所區(qū)別。焊接薄板時可以直接采用平的銅墊板，當(dāng)焊接厚一些的板時銅墊板的形狀可采用兩種形式 一種是采用 軋制的方法將較薄的銅墊板軋成槽口 ；另一種是利用機械加工的方法在較厚的銅墊板上開出槽口。焊接方法選用TIG、 MIG、等離子弧焊 或激光焊方法。背面采用TIG電弧加熱，背面加熱電弧與正面焊接 電弧保持等速同向運動，加熱電弧的位置與正面電弧前后縱向距離在 lOOmm范圍內(nèi)。該方法由于采用背面加熱的方案，并利用銅的優(yōu)良導(dǎo) 熱性能，使背面電弧產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至整個接頭區(qū)域，從而延長熔池 冷卻時間，使焊縫中的氣體能夠充分地逸出，減少了焊縫的氣孔，而 在熔池凝固時，銅墊板的保溫作用則使冷卻前后的溫差減小，從而降 低了熱應(yīng)力，使得接頭的裂紋傾向減小；同時由于銅墊板對接頭區(qū)的 預(yù)熱作用，使得在焊接時無須采用很大的熱輸入，就能夠獲得良好的 背面成形，從而獲得高質(zhì)量的接頭。該方法簡單易行，操作方便，對 改善接頭背面成形，提高接頭質(zhì)量具有明顯效果。


圖1是本發(fā)明的正面焊接示意圖； 圖2是本發(fā)明的側(cè)面焊接示意圖； 圖3是本發(fā)明焊接薄板時采用的銅墊板形狀示意圖； 圖4為本發(fā)明采用軋制方法制成的銅墊板形狀示意圖； 圖5為本發(fā)明利用機械加工方法制成的銅墊板形狀示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明附加電弧加熱銅墊板預(yù)熱鋁合金及鎂合 金焊接方法作進一步說明。該方法在焊接鋁合金及鎂合金對接焊縫時采用銅質(zhì)墊板，并在墊 板的背面采用電弧進行加熱。銅墊板的形狀根據(jù)焊件的不同而有所區(qū) 別。焊接薄板時可以直接采用平的銅墊板，如圖3;當(dāng)焊接厚一些的 板時銅墊板的形狀采用兩種形式 一種是采用軋制的方法將較薄的銅 墊板軋成圖4所示的形狀；另一種是利用機械加工的方法在較厚的銅墊板上開出槽口，形狀如圖5所示。焊接方法選用TIG、 MIG、等離 子弧焊或激光焊。背面采用TIG電弧加熱，背面加熱電弧與正面焊接電弧保持等速同向運動。加熱電弧的位置與正面電弧前后縱向距離在100mm范圍內(nèi)。在圖1、圖2中，1:鋁合金或鎂合金板，2:銅墊板，3:焊絲，4:焊接電弧，5:背面電弧。
權(quán)利要求
1、一種附加電弧加熱銅墊板預(yù)熱鋁合金及鎂合金焊接方法，在焊接鋁合金及鎂合金對接焊縫時采用銅墊板，并在銅墊板的背面采用電弧進行加熱，銅墊板的形狀根據(jù)焊件的不同而有所區(qū)別；焊接薄板時可以直接采用平的銅墊板，當(dāng)焊接厚一些的板時銅墊板的形狀采用兩種形式一種是采用軋制方法將較薄的銅墊板軋成槽口，另一種是利用機械加工的方法在較厚的銅墊板上開出槽口，焊接方法選用TIG、MIG、等離子弧焊或激光焊方法；背面采用TIG電弧加熱，背面加熱電弧與正面焊接電弧保持等速同向運動，加熱電弧的位置與正面電弧前后縱向距離在100mm范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種焊接方法，具體說就是附加電弧加熱銅墊板預(yù)熱鋁合金及鎂合金焊接方法。本發(fā)明的目的在于提供一種既能減少接頭中的氣孔、裂紋缺陷，又能保證接頭背面成形良好，最終獲得高質(zhì)量接頭的適合于鋁合金及鎂合金的焊接方法。本發(fā)明是為了解決鋁合金及鎂合金在焊接過程中易產(chǎn)生氣孔及裂紋，以及接頭背面成形不良的問題，而提出了附加電弧加熱銅墊板預(yù)熱鋁合金及鎂合金焊接方法。該方法在焊接鋁合金及鎂合金對接焊縫時采用銅墊板，并在銅墊板的背面附加電弧進行加熱。銅墊板的形狀根據(jù)焊件的不同而有所區(qū)別。該方法簡單易行，操作方便，對改善接頭背面成形、提高接頭質(zhì)量具有明顯效果。
文檔編號B23K9/035GK101264541SQ20081006447
公開日2008年9月17日 申請日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日
發(fā)明者呂世雄, 宋建嶺, 帥 王, 王武義, 董紅剛, 許全光 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)