7系高強(qiáng)鋁合金變極性等離子弧焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁合金焊接方法，特別是涉及一種7系高強(qiáng)鋁合金變極性等離子 弧焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 7系高強(qiáng)鋁合金作為一種新型結(jié)構(gòu)材料，以其高強(qiáng)、輕質(zhì)、高韌、耐腐蝕等優(yōu)良特性 被廣泛應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域。但其焊接性能較差，采用傳統(tǒng)的熔焊方法進(jìn)行焊接時(shí)容易產(chǎn) 生較大的焊件變形、熱應(yīng)力、氣孔和液化裂紋等缺陷。7系高強(qiáng)鋁合金由于Zn、Mg元素含量 較高導(dǎo)致熔融金屬流動(dòng)性較差，焊接過程中需保證液態(tài)熔池與固態(tài)金屬間形成合理的溫度 梯度區(qū)間。焊接平均電流是影響焊縫成形的最關(guān)鍵參數(shù)，其它焊接參數(shù)的良好匹配是獲得 穩(wěn)定穿孔熔池，實(shí)現(xiàn)良好焊縫成形的前提條件。
[0003] 目前鋁合金焊接較多的采用MIG焊后再TIG焊、TIG多道焊、激光焊、攪拌摩擦焊 等幾種方法，但上述方法都有各自的缺點(diǎn)：MIG焊后再TIG焊工序多，厚板需開坡口，工件變 形嚴(yán)重。TIG多道焊檢驗(yàn)工序多、容易出現(xiàn)氣孔，焊接變形大。激光焊設(shè)備投入昂貴，攪拌摩 擦焊焊接時(shí)焊接工件必須剛性固定，背面要有墊板作支撐。
[0004] 變極性等離子弧焊是一種能量集中、電弧挺度大和焊后變形小的高能束焊接工 藝。焊件不需開坡口、焊道窄，且單面焊雙面成形，立焊時(shí)有利于排除焊縫中的氣體和夾雜， 可獲得無缺陷焊縫，焊件變形小，生產(chǎn)率高，成本低，在鋁合金的焊接中具有很好的應(yīng)用前 景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種能解決變極性等離子弧焊工 藝參數(shù)較多導(dǎo)致焊接過程中等離子弧穩(wěn)定性差，焊接參數(shù)變化敏感問題，能保證形成穿孔 所需熱量和液態(tài)熔池與固態(tài)金屬間形成合理的溫度梯度區(qū)間，獲得穩(wěn)定穿孔熔池，避免焊 接鋁合金時(shí)熱裂紋、氣孔等缺陷產(chǎn)生的7系高強(qiáng)鋁合金變極性等離子弧焊接方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明7系高強(qiáng)鋁合金變極性等離子弧焊接方法是采用立式焊 接工藝，將7系高強(qiáng)鋁合金工件豎直放置后用夾具固定，在工件一側(cè)水平放置配置自動(dòng)送 絲裝置的變極性等離子焊槍，焊槍槍頭正對(duì)兩工件之間的焊縫位置進(jìn)行變極性等離子弧焊 接，所述變極性等離子弧焊接的正極性電流選擇范圍190A?260A，反極性電流選擇范圍 240A?300A。所述變極性等離子弧焊焊槍配置工件專用夾具，即所述變極性等離子弧焊接 的焊件用能減小焊后工件變形的專用夾具夾持。所述變極性等離子弧焊焊槍配置能保證送 絲速度可調(diào)節(jié)控制的自動(dòng)送絲裝置。根據(jù)鋁合金板材成分和厚度設(shè)定焊接所用參數(shù)，即所 述變極性等離子弧焊接涉及的正、反極性電流、離子氣流量、焊接速度、送絲速度、鎢極內(nèi)縮 量、噴嘴高度、保護(hù)氣流量等參數(shù)都精確可調(diào)，并根據(jù)鋁合金板材成分和厚度進(jìn)行上述所選 參數(shù)調(diào)整。具有能解決變極性等離子弧焊工藝參數(shù)較多導(dǎo)致焊接過程中等離子弧穩(wěn)定性 差，焊接參數(shù)變化敏感問題，能保證形成穿孔所需熱量和液態(tài)熔池與固態(tài)金屬間形成合理 的溫度梯度區(qū)間，獲得穩(wěn)定穿孔熔池，避免焊接鋁合金時(shí)熱裂紋、氣孔等缺陷產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 作為優(yōu)化，所述等離子焊槍所用電源為變極性等離子弧焊接電源，所述焊槍與變 極性等離子電源連接。
[0008] 作為優(yōu)化，所述變極性等離子弧焊接的正、反極性電流時(shí)間比可進(jìn)行調(diào)整，正、反 極性電流時(shí)間比值為：19ms : 4ms，20ms : 4ms和21ms : 4ms三種。
[0009] 作為優(yōu)化，所述變極性等離子弧焊接的熱輸入通過焊接平均電流來體現(xiàn)，焊接平 均電流按下式計(jì)算：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種7系高強(qiáng)鋁合金變極性等離子弧焊接方法，其特征在于采用立式焊接工藝，將7 系高強(qiáng)鋁合金工件豎直放置后用夾具固定，在工件一側(cè)水平放置配置自動(dòng)送絲裝置的變極 性等離子焊槍，焊槍槍頭正對(duì)兩工件之間的焊縫位置進(jìn)行變極性等離子弧焊接，所述變極 性等離子弧焊接的正極性電流選擇范圍190A?260A，反極性電流選擇范圍240A?300A。
2. 如權(quán)利要求1所述焊接方法，其特征在于所述等離子焊槍所用電源為變極性等離子 弧焊接電源。
3. 如權(quán)利要求1所述焊接方法，其特征在于所述變極性等離子弧焊接的正、反極性電 流時(shí)間比可進(jìn)行調(diào)整，正、反極性電流時(shí)間比值為：19ms:4ms，20ms:4ms和21ms:4ms三種。
4. 如權(quán)利要求1所述焊接方法，其特征在于所述變極性等離子弧焊接的熱輸入通過焊 接平均電流來體現(xiàn)，焊接平均電流按下式計(jì)算：
上式中：1+為正極性電流，I_為反極性電流，a和b分別為正、反極性電流的時(shí)間比值； 根據(jù)鋁合金板材成分和厚度設(shè)定焊接所用參數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述焊接方法，其特征在于所述變極性等離子弧焊接的離子氣流量選 擇范圍 2.OL/min?2. 6L/min。
6. 如權(quán)利要求1所述焊接方法，其特征在于所述變極性等離子弧焊接的焊接速度選擇 范圍150mm/min?230mm/min〇
7.如權(quán)利要求1所述焊接方法，其特征在于所述變極性等離子弧焊接的送絲速度選擇 范圍180mm/mi n?240mm/min〇
8. 如權(quán)利要求1所述焊接方法，其特征在于所述變極性等離子弧焊接的鎢極內(nèi)縮量選 擇范圍3mm?4mm。
9. 如權(quán)利要求1所述焊接方法，其特征在于所述變極性等離子弧焊接的噴嘴高度選擇 范圍4mm?8mm〇
10. 如權(quán)利要求1所述焊接方法，其特征在于所述變極性等離子弧焊接的保護(hù)氣流量 選擇范圍l〇L/min?20L/min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種7系高強(qiáng)鋁合金變極性等離子弧焊接方法，為解決現(xiàn)有技術(shù)焊接質(zhì)量差問題，其采用立式焊接工藝，將7系高強(qiáng)鋁合金工件豎直放置后用夾具固定，在工件一側(cè)水平放置配置自動(dòng)送絲裝置的變極性等離子焊槍，焊槍槍頭正對(duì)兩工件之間的焊縫位置進(jìn)行變極性等離子弧焊接，所述變極性等離子弧焊接的正、反極性電流選擇范圍190A～260A，反極性電流選擇范圍240A～300A。所述等離子焊槍所用電源為變極性等離子弧焊接電源。具有可實(shí)現(xiàn)6mm～12mm厚的7系高強(qiáng)鋁合金的焊接，焊接過程中能保證液態(tài)熔池與固態(tài)金屬間形成合理的溫度梯度區(qū)間，可獲得穩(wěn)定穿孔效應(yīng)并能保證穿孔熔池力和熱平衡，可避免焊接熱裂紋，氣孔等缺陷，焊縫外觀均整，焊接變形小，焊接效率高的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B23K10-02, B23K9-167
【公開號(hào)】CN104607779
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410659624
【發(fā)明人】李國(guó)偉, 韓永全, 陳芙蓉, 樊偉杰, 洪海濤
【申請(qǐng)人】?jī)?nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年11月18日