[發明專利]一種無缺陷低能耗2219鋁合金的焊接方法

無效

• 申請號: 201310566461.0
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103624381A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 曲文卿;姚君山;牟國倩;張聃;尹玉環;郭立杰;莊鴻壽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;上海航天設備制造總廠
• 主分類號: B23K9/235
• 分類號: B23K9/235;B23K9/23;B23K9/167;B23K35/365
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于焊接領域，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

2219鋁合金是航空航天領域中重要的結構材料之一，在航天領域如運載火箭、衛星、飛船和導彈等生產制造中更是占據著極重要的位置。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焊接過程中容易產生氣孔等缺陷；③熱導率和熱膨脹系數大，焊接消耗更多的熱量，易產生較大的焊接變形；④影響接頭的整體性能。

當前常用于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、焊接過程不太穩定、容易產生氣孔等。

為改善這些問題，發展了方波交流TIG焊、變極性TIG焊和變極性等離子焊接技術等，這些技術都擺脫不了交流焊過程的穩定問題和背面成形問題，如對于變極性等離子焊接技術在單面焊雙面成形過程中要想獲得良好的背面焊接質量，必須要實現穿孔效應，對工藝要求非常苛刻，并且焊接厚板鋁合金時，盡管焊接電流要小于常規交流TIG焊，但電流依然比較大。

近年來，國內外發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率，降低生產成本；還可以大大減小焊接變形。

在此基礎上國內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定性以及由此帶來的缺陷等問題。

理想的解決方法應當是采用直流焊方法，利用直流焊接電弧穩定，并且鋁合金為正極時發熱量大、鎢極為負極時發熱量小、載流能力大的特點，不但可以增大鋁合金母材的焊接熔深，而且還可以穩定焊接過程，從而達到良好的焊接質量。但直流電弧焊鋁合金時，關鍵問題是如何去除鋁合金表面的氧化膜。

為此本發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率。3、直流電弧的穩定性優于交流電弧的穩定性，可減少焊縫中產生氣孔等缺陷的可能性。活性劑的使用可進一步減少焊縫產生氣孔等缺陷。4、相對于交流焊接設備中必用的穩弧裝置，采用直流焊接方式減少了交流焊設備的復雜程度和成本。因此，與鎢極氬弧焊相比，本焊接方法具有焊接熔深大、生產率高、電弧穩定、質量可靠等優點；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備，具有成本低廉，經濟性好的優點。

發明內容

本發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。可以不開坡口一次焊接成型1mm～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。本發明能實現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率，降低了能源消耗。

本發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10μm。

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%。

一種是以LiF為基，添加KAlF₄、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%。