[發明專利]7系高強鋁合金變極性等離子弧焊接方法

在審

• 申請號: 201410659624.4
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104607779A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 李國偉;韓永全;陳芙蓉;樊偉杰;洪海濤
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02;B23K9/167
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋁合金焊接方法，特別是涉及一種7系高強鋁合金變極性等離子弧焊接方法。

背景技術

7系高強鋁合金作為一種新型結構材料，以其高強、輕質、高韌、耐腐蝕等優良特性被廣泛應用于航天航空領域。但其焊接性能較差，采用傳統的熔焊方法進行焊接時容易產生較大的焊件變形、熱應力、氣孔和液化裂紋等缺陷。7系高強鋁合金由于Zn、Mg元素含量較高導致熔融金屬流動性較差，焊接過程中需保證液態熔池與固態金屬間形成合理的溫度梯度區間。焊接平均電流是影響焊縫成形的最關鍵參數，其它焊接參數的良好匹配是獲得穩定穿孔熔池，實現良好焊縫成形的前提條件。

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：MIG焊后再TIG焊工序多，厚板需開坡口，工件變形嚴重。TIG多道焊檢驗工序多、容易出現氣孔，焊接變形大。激光焊設備投入昂貴，攪拌摩擦焊焊接時焊接工件必須剛性固定，背面要有墊板作支撐。

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，生產率高，成本低，在鋁合金的焊接中具有很好的應用前景。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的上述缺陷，提供一種能解決變極性等離子弧焊工藝參數較多導致焊接過程中等離子弧穩定性差，焊接參數變化敏感問題，能保證形成穿孔所需熱量和液態熔池與固態金屬間形成合理的溫度梯度區間，獲得穩定穿孔熔池，避免焊接鋁合金時熱裂紋、氣孔等缺陷產生的7系高強鋁合金變極性等離子弧焊接方法。

為實現上述目的，本發明7系高強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系高強鋁合金工件豎直放置后用夾具固定，在工件一側水平放置配置自動送絲裝置的變極性等離子焊槍，焊槍槍頭正對兩工件之間的焊縫位置進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節控制的自動送絲裝置。根據鋁合金板材成分和厚度設定焊接所用參數，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、鎢極內縮量、噴嘴高度、保護氣流量等參數都精確可調，并根據鋁合金板材成分和厚度進行上述所選參數調整。具有能解決變極性等離子弧焊工藝參數較多導致焊接過程中等離子弧穩定性差，焊接參數變化敏感問題，能保證形成穿孔所需熱量和液態熔池與固態金屬間形成合理的溫度梯度區間，獲得穩定穿孔熔池，避免焊接鋁合金時熱裂紋、氣孔等缺陷產生的優點。

作為優化，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。

作為優化，所述變極性等離子弧焊接的正、反極性電流時間比可進行調整，正、反極性電流時間比值為：19ms∶4ms，20ms∶4ms和21ms∶4ms三種。

作為優化，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，焊接平均電流按下式計算：

Im=I+2·a+I-2·ba+b---(1)]]>

上式中：I₊為正極性電流，I_-為反極性電流，a和b分別為正、反極性電流的時間比值；根據鋁合金板材成分和厚度設定焊接所用參數。