[發明專利]鋁合金腔體焊接方法

在審

• 申請號: 201410386767.2
• 申請日: 2014-08-07
• 公開（公告）號: CN104259629A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 石小輝;錢小峰
• 申請（專利權）人: 托倫斯精密機械（上海）有限公司
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/235
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 曾耀先

技術領域

本發明涉及金屬加工技術領域，特別涉及金屬焊接技術領域，具體是指一種鋁合金腔體焊接方法。

背景技術

鋁是銀白色的輕金屬，具有良好的塑性、較高的導電性和導熱性，同時還具有抗氧化和抗腐蝕的能力。鋁極易氧化產生三氧化二鋁薄膜，在焊縫中容易產生夾雜物，從而破壞金屬的連續性和均勻性，降低其機械性能和耐腐蝕性能。

現有技術中的鋁合金腔體焊接難點在于：

(1)鋁合金極易氧化。在空氣中，鋁容易同氧化合，生成致密的三氧化二鋁薄膜(厚度約0.1～0.2μm)，熔點高(約2050℃)，遠遠超過鋁及鋁合金的熔點(約600℃左右)。氧化鋁的密度3.95～4.10g/cm³，約為鋁的1.4倍，氧化鋁薄膜的表面易吸附水分，焊接時，它阻礙基本金屬的熔合，極易形成氣孔、夾渣、未熔合等缺陷，引起焊縫性能下降。

(2)易產生氣孔。鋁和鋁合金焊接時產生氣孔的主要原因是氫，由于液態鋁可溶解大量的氫，而固態鋁幾乎不溶解氫，因此當熔池溫度快速冷卻與凝固時，氫來不及逸出，容易在焊縫中聚集形成氣孔。氫氣孔目前難于完全避免，氫的來源很多，有電弧焊氣氛中的氫，鋁板、焊絲表面吸附空氣中的水分等。實踐證明，即使氬氣按GB/T4842標準要求，純度達到99.99％以上，但當水分含量達到20ppm時，也會出現大量的致密氣孔，當空氣相對濕度超過80％時，焊縫就會明顯出現氣孔。

(3)焊縫變形和形成裂紋傾向大。鋁的線膨脹系數和結晶收縮率約比鋼大兩倍，易產生較大的焊接變形的內應力，對剛性較大的結構將促使熱裂紋的產生。

(4)鋁的導熱系數大(純鋁0.538卡/cm·s·℃)。約為鋼的4倍，因此，焊接鋁和鋁合金腔體時，比焊鋼要消耗更多的熱量。壁厚27.3m時焊槍輸出的熱量很難集中。

(5)無色彩變化。鋁及鋁合金從固態轉為液態時，無明顯的顏色變化，使操作者難以掌握加熱溫度。

(6)此鋁合金腔體開口空間狹小246.7mm×712.8mm，壁厚27.3mm對于在預熱的情況下進行焊接操作難度極大。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種能夠減少焊縫氣孔產生，提高焊縫緊密度，避免焊縫裂紋變形，從而提高腔體密閉效果，且實施方式簡便，成本低廉，應用范圍較為廣泛的鋁合金腔體焊接方法。

為了實現上述的目的，本發明的鋁合金腔體焊接方法，該方法包括以下步驟：

(1)清洗待焊接的各鋁合金零件；

(2)在清潔室組裝所述的各鋁合金零件；

(3)預熱所述的各鋁合金零件；

(4)將所述的鋁合金零件焊接為鋁合金腔體。

該鋁合金腔體焊接方法中，所述的步驟(1)具體包括以下步驟：

(11)物理清潔所述待焊接的鋁合金零件表面，去除毛刺及氧化膜；

(12)化學清洗所述待焊接的鋁合金零件的氧化層。

該鋁合金腔體焊接方法中，所述的步驟(12)具體包括以下步驟：

(12-1)利用脫脂劑去除所述零件表面的油污；

(12-2)利用堿蝕去除所述零件表面的自然氧化物；

(12-3)利用酸蝕去除所述零件表面的一類新氧化物；

(12-4)利用酸洗去除所述零件表面的二類新氧化物。

該鋁合金腔體焊接方法中，所述的步驟(2)在清潔室組裝所述的鋁合金零件，具體為：在清潔室利用定位銷將所述的各鋁合金零件相互定位。

該鋁合金腔體焊接方法中，所述的步驟(3)預熱所述的各鋁合金零件，具體為：利用電熱絲加熱板將所述的各鋁合金零件的溫度及所述的各鋁合金零件之間的空腔溫度加熱到預定溫度。

該鋁合金腔體焊接方法中，在所述的鋁合金零件厚度大于8毫米的情況下，將所述的各鋁合金零件的溫度加熱至80℃至120℃，并將及所述的各鋁合金零件之間的空腔溫度加熱到60℃至100℃。

該鋁合金腔體焊接方法中，所述的步驟(4)將所述的鋁合金零件焊接為鋁合金腔體，具體為：利用交流鎢極氬弧焊方法焊接所述的各鋁合金零件間的縫隙，形成所述的鋁合金腔體。

該鋁合金腔體焊接方法中，所述的步驟(4)具體包括以下步驟：

(41)化學清洗鋁硅焊絲，去除鋁硅焊絲上的油脂和氧化物，并預熱所述鋁硅焊絲；

(42)利用所述的鋁硅焊絲，并采用腔體內部連續焊接方法焊接所述的各鋁合金零件間的縫隙。