本發(fā)明是一種利用粉末包套擠壓制坯法制造鋁合金藥芯焊絲的方法，屬于材料工程技術領域。
背景技術：
鋁合金藥芯焊絲是一種新型高效的焊接材料，可以提高鋁及鋁合金焊接的生產效率和焊接質量。鋁合金藥芯焊絲的常見制造工藝有帶材軋制、帶材卷制、盤圓填粉、管狀焊絲、鑄錠擠壓、粉末合成等。
帶材軋制、帶材卷制、盤圓填粉法均源于弧焊用鋼的藥芯焊絲制造，獲得的均為有縫藥芯焊絲，焊絲中的焊劑部分暴露在外，不利于存貯，更不利于深加工成細直徑焊絲。
管狀焊絲法和鑄錠擠壓法能夠獲得無縫藥芯焊絲。管狀焊絲法是利用振動將焊劑裝入鋁硅管或鋅鋁管中，而后再經軋制、粗拔、退火、細拔、層繞等工序制出成品。鑄錠擠壓法是將基體制成多孔性的鑄造毛坯，然后把蜂窩狀坯料浸入活性焊劑溶液中，使溶液浸入坯料中的空隙，鑄錠冷卻后再進行擠壓及后續(xù)工序的制造。以上兩種方法存在的問題是活性劑的填充系數(shù)不穩(wěn)定、在焊絲中分布不均勻，影響焊接質量。
粉末合成法是利用粉末冶金技術制造藥芯鋁焊絲。將設計的基體和活性劑制成超細粉末，兩種粉末混合均勻后壓制成復合錠，將這種復合粉末錠在真空下燒結，然后采用與普通焊絲相似的工藝完成后續(xù)制造。為使壓制、燒結后的復合錠具有一定的結合強度以滿足后續(xù)加工要求，該方法對基體和活性劑粉末要求較高，需使用超細粉末，因此工藝難度較大且成本較高。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種鋁合金藥芯焊絲的制造方法。該方法能夠使活性劑在焊絲中的填充系數(shù)穩(wěn)定、焊絲內部分布均勻，該工藝流程簡單、可操作性強、生產成本較低，且焊絲經試驗后的焊接工藝性能良好，焊縫無氣孔產生、熔深達到使用普通鋁合金焊絲焊接的1.6倍以上，并具有良好的接頭強度性能。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：
該種利用粉末包套擠壓制坯法制造鋁合金藥芯焊絲的方法的步驟如下：
步驟一、使用球磨方法將鋁粉、鋁鎂合金粉和活性劑粉充分混合，所述鋁鎂合金粉的含鎂量為50～55％，所述鋁粉、鋁鎂合金粉和活性劑的質量分數(shù)分別為：85～90％、6％～10％、4～8％，所述鋁粉、鋁鎂合金粉和活性劑的粒度小于100目；
步驟二、將充分混合后粉末裝入鋁或鋁合金制包套中，加熱并抽真空，然后封口，真空度達到10-3Pa級別；
步驟三、將真空包套放入空氣爐中加熱，加熱溫度為400℃～500℃，保溫0.5h～2h，
然后進行熱壓實，熱壓實的壓力P與包套直徑D之間的關系的公式為：
P＝(8～12)×D，
其中P的單位為噸，D的單位為毫米；
步驟四、將熱壓實后的包套放入空氣爐中加熱，加熱溫度為400℃～500℃，保溫1h～3h，然后進行熱擠壓，擠壓速度10mm/s～30mm/s，擠壓比6～20，獲得擠壓棒材，去掉包套外皮后軋制、冷拉拔減徑，制成鋁合金藥芯焊絲。
本發(fā)明考慮到傳統(tǒng)的鋁制外套添加活性劑制備鋁合金藥芯焊絲的劣勢，結合鋁合金復合材料的制備方法和粉末擠壓成型工藝，提出了采用粉末包套擠壓制坯法制造鋁合金藥芯焊絲的思路，粉末制坯能夠將活性劑充分均勻分布在坯料中，而且不會因后續(xù)拉拔而改變分布規(guī)律，采用真空包套和熱壓實工藝大大提高了坯料內部冶金質量，使得較粗原材料粉末也能夠使用在該技術當中，擴大了使用粉末的粒度，降低了因超細粉末使用帶來的成本增加，因此是一種提高藥芯焊絲質量，降低成本的加工方式。
具體實施方式
以下將結合實施例對本發(fā)明技術方案作進一步地詳述：
實施例一
配制1#鋁合金藥芯焊絲，成分及配比如表1所示。其中：Al-Mg合金粉中Mg的質量分數(shù)為50％，活性劑的成分(wt.％)為SiO2：40％、MgF2：20％、CaCl2：40％。Al粉，Al-Mg合金粉，活性劑的粒度均為－100～+200目。
表1 1#藥芯焊絲成分
1#鋁合金藥芯焊絲的制造方法的步驟是：
1、混合裝料
將活性劑、鋁粉、鋁鎂合金粉球磨混合均勻，裝入鋁制合金包套中，包套采用LF6鋁合金制造，直徑φ120mm，高度140mm。
2、熱抽真空
對粉末包套抽真空，真空度達到10-1Pa級別時開始加熱并保溫，加熱溫度350℃，保溫時間7h，包套內真空度達到10-3Pa級別，然后封口。
3、包套熱壓實
將真空包套放入空氣爐中加熱至400℃，保溫1h，然后在大型液壓機上進行熱壓實，壓力1000t～1300t。
4、包套熱擠壓
將熱壓實后的包套放入空氣爐中加熱至400℃，保溫1h，擠壓模加熱至與包套相同的溫度，擠壓速度17mm/s～18mm/s，擠壓比9：1，獲得φ40mm擠壓棒。
5、擠壓棒加工成焊絲
將擠壓棒車去包套外皮，熱軋至直徑φ15mm，再經多道冷拉拔，制成φ2.5mm藥芯焊絲。
采用1#鋁合金藥芯焊絲焊接LF6鋁合金δ4.0試板，同時使用常規(guī)ER5356焊絲焊接對比試板，接頭均為不開坡口無間隙對接方式，焊前以機械方式清理焊接區(qū)域。焊后觀察焊縫截面，用X射線檢查焊縫缺陷，測試接頭室溫拉伸強度。
1#鋁合金藥芯焊絲及常規(guī)焊絲焊接δ4.0板工藝參數(shù)及熔深情況如表2所示。填充鋁合金藥芯焊絲可一次焊透δ4.0試板。填充常規(guī)焊絲，熔深僅為2.4mm。1#鋁合金藥芯焊絲的熔深為常規(guī)焊絲的1.6倍以上，說明該鋁合金藥芯焊絲與常規(guī)焊絲相比具有顯著的增加熔深的功能。
表2 1#藥芯焊絲及常規(guī)焊絲焊接δ4.0板工藝參數(shù)及試驗結果
1#鋁合金藥芯焊絲具有改善焊縫內部質量的作用。焊縫X射線檢測結果顯示，填充藥芯焊絲獲得的焊縫中幾乎沒有氣孔，填充常規(guī)焊絲，焊縫中出現(xiàn)了大量氣孔。藥芯焊絲的焊縫內部質量優(yōu)于常規(guī)焊絲。
測試焊接接頭室溫拉伸強度，其中1#藥芯焊絲為315MPa，達到了母材實測值的87％，表現(xiàn)出良好的力學性能。
實施例二
配制2#藥芯焊絲，如表3所示。其中：Al-Mg合金粉中Mg的質量分數(shù)為50％，活性劑的成分(wt.％)為SiO2：30％、MgF2：30％：CaCl2：40％。Al粉，Al-Mg合金粉，活性劑的粒度均為－100～+200目。
表3 2#藥芯焊絲成分
2#鋁合金藥芯焊絲的制造方法的步驟是：
1、混合裝料
將活性劑、鋁粉、鋁鎂合金粉球磨混合均勻，裝入鋁制包套中，包套采用LF6鋁合金制造，直徑φ120mm，高度140mm。
2、熱抽真空
對粉末包套抽真空，真空度達到10-1Pa級別時開始加熱并保溫，加熱溫度350℃，保溫時間7h，包套內真空度達到10-3Pa級別，然后封口。
3、包套熱壓實
將真空包套放入空氣爐中加熱至450℃，保溫2h，然后在大型液壓機上進行熱壓實，壓力1000t～1300t。
4、包套熱擠壓
將熱壓實后的包套放入空氣爐中加熱至450℃，保溫2h，擠壓模加熱至與包套相同的溫度，擠壓速度13mm/s～15mm/s，擠壓比16：1，獲得φ30mm擠壓棒。
5、擠壓棒加工成焊絲
將擠壓棒車去包套外皮，熱軋至直徑φ15mm，再經多道冷拉拔，制成φ2.5mm藥芯焊絲。
采用2#藥芯焊絲焊接LF6鋁合金δ4.0試板，同時使用常規(guī)ER5356焊絲焊接對比試板，接頭均為不開坡口無間隙對接方式，焊前以機械方式清理焊接區(qū)域。焊后觀察焊縫截面，用X射線檢查焊縫缺陷，測試接頭室溫拉伸強度。
2#藥芯焊絲及常規(guī)焊絲焊接δ4.0板工藝參數(shù)及熔深情況如表2所示。填充藥芯焊絲可一次焊透δ4.0試板。填充常規(guī)焊絲，熔深僅為2.4mm。藥芯焊絲的熔深為常規(guī)焊絲的1.6倍以上，說明該藥芯焊絲與常規(guī)焊絲相比具有顯著的增加熔深的功能。
表4 2#藥芯焊絲及常規(guī)焊絲焊接δ4.0板工藝參數(shù)及試驗結果
2#鋁合金藥芯焊絲具有改善焊縫內部質量的作用。焊縫X射線檢測結果顯示，填充藥芯焊絲獲得的焊縫中幾乎沒有氣孔，填充常規(guī)焊絲，焊縫中出現(xiàn)了大量氣孔。藥芯焊絲的焊縫內部質量優(yōu)于常規(guī)焊絲。
測試焊接接頭室溫拉伸強度，其中2#藥芯焊絲為312MPa，達到了母材實測值的86％，表現(xiàn)出良好的力學性能。
本發(fā)明的鋁合金藥芯焊絲制造方法與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：1、采用粉末為原料制造焊絲，可靈活、精確的調控基體金屬成分、活性劑成分、焊絲中活性劑含量，使焊絲滿足不同使用需求；2、活性劑粉與金屬粉易于均勻混合，因此焊絲中的活性劑也是均勻分布；3、本方法對活性劑粉和金屬粉的粒度沒有嚴格要求，原料容易獲得，因此工藝難度和制造成本較低。