[發(fā)明專利]提高時效強化鋁合金熔化焊接頭承載能力的焊接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610853326.8
• 申請日: 2016-09-26
• 公開（公告）號: CN107866628B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王國慶;劉憲力;孟凡新;李權(quán);宋建嶺;蒙丹陽;杜巖峰;熊林玉
• 申請（專利權(quán)）人: 首都航天機械公司;中國運載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號: B23K9/173
• 分類號: B23K9/173;B23K9/167;B23K9/02;B23K9/022;B23K31/12;B23K103/10;B23K101/18
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 任超

提高時效強化鋁合金熔化焊接頭承載能力的焊接方法。步驟一：采用變極性等離子弧焊或直流鎢極氦弧焊，對板厚δ＝8～12mm的(2219高強鋁合金)板材進行打底焊，不開坡口一次焊透，形成第一層焊縫；步驟二：采用變極性鎢極氬弧焊或變極性熔化極氬弧焊，對步驟一形成的第一層焊縫進行蓋面焊，形成第二層焊縫，且第二層焊縫為喇叭型，第二層焊縫的焊縫深度控制在D2＝0.5～0.6δ，焊縫上表面寬度控制在W2＝1.4～1.6δ步驟三：采用擺動變極性氬弧焊的焊槍或變極性熔化極氬弧焊的焊槍，對步驟二形成的第二層焊縫2進行再次蓋面焊，形成第三層焊縫；步驟四：采用切削方法去除第一層焊縫1背面余高。

技術(shù)領(lǐng)域

該技術(shù)屬于焊接領(lǐng)域，具體涉及一種提高時效強化鋁合金熔化焊接頭承載能力的焊接方法。

背景技術(shù)

時效強化鋁合金2A14、2219等，采用鎢極惰性氣體保護焊(TIG)時，焊縫和緊鄰焊縫的部分熔化區(qū)是性能最薄弱的區(qū)域(強度和塑性都較低)，為彌補焊縫強度的不足一般都要求有一定的焊縫余高，而焊縫余高的存在又使得焊趾成為應(yīng)力應(yīng)變集中的位置，而且焊趾正好處在焊縫和緊鄰焊縫的部分熔化區(qū)、即接頭中力學(xué)性能最薄弱的區(qū)域。另外，現(xiàn)有熔化焊技術(shù)，性能最薄弱的部分熔化區(qū)基本上垂直于橫向拉伸載荷方向，承載面積中力學(xué)性能薄弱面積比例大，因此接頭橫向拉伸時從焊趾啟裂、沿熔合線的焊縫或部分熔化區(qū)擴展，造成接頭在較低載荷下發(fā)生破壞，接頭強度和延伸率都較低。對于2219鋁合金中厚板(8-12mm)，采用單面兩層自動TIG焊，接頭抗拉強度275-300MPa，延伸率約為3.0-4.5％，在承受復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下會發(fā)生脆性斷裂。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：一種提高時效強化鋁合金熔化焊接頭承載能力的焊接方法，增加接頭的承載能力，提高接頭的強度和塑性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種提高時效強化鋁合金熔化焊接頭承載能力的焊接方法，包括以下步驟：

步驟一：采用變極性等離子弧焊或直流鎢極氦弧焊，對板厚δ＝8～12mm的板材進行打底焊，不開坡口一次焊透，形成第一層焊縫，焊縫寬度控制在W1＝0.6～0.8δ；

步驟二：采用變極性鎢極氬弧焊或變極性熔化極氬弧焊，對步驟一形成的第一層焊縫進行蓋面焊，形成第二層焊縫，第二層焊縫的焊縫深度控制在D2＝0.5～0.6δ，焊縫上表面寬度控制在W2＝1.4～1.6δ；

步驟三：采用擺動變極性氬弧焊的焊槍或變極性熔化極氬弧焊的焊槍，對步驟二形成的第二層焊縫進行再次蓋面焊，形成第三層焊縫，第三層焊縫余高高度控制在Rf＝1.2～1.6mm，焊縫熔深控制在D3＝0.2～0.3δ，焊縫上表面寬度控制在W3＝2.0～2.2δ；

步驟四：采用切削方法去除第一層焊縫背面余高，使第一層焊縫背面余高高度控制在Rb＝0.5～1.0mm。

所述步驟一中板厚δ＝8～12mm的板材，為2219高強鋁合金。

所述步驟一中第一層焊縫為I型焊縫。

所述步驟二中，第二層焊縫為喇叭型。

所述步驟三中，第三層焊縫為扇貝型。

所述步驟三中，擺動變極性氬弧焊的焊槍的擺動參數(shù)為，擺動幅度6～12mm，擺動周期0.2～0.6s，單側(cè)停留時間0.2～0.3s。

本發(fā)明的顯著效果在于：使焊趾逐步向遠離焊縫及部分熔化區(qū)的方向轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)了正面焊趾處應(yīng)力應(yīng)變集中的位置與力學(xué)性能最薄弱的區(qū)域分離，增加了承載橫截面中力學(xué)性能較好區(qū)域的比例，接頭強度系數(shù)達到母材的66％-71％。

本發(fā)明的焊縫形狀有利于分散接頭橫向拉伸時的變形分布，減少了焊縫及熔合線附近的變形集中程度，實現(xiàn)了接頭從正面焊趾位置啟裂，裂紋沿部分熔化區(qū)擴展，擴展至第一層焊縫的部分熔化區(qū)邊界時，斷裂路徑遠離焊縫拐向母材側(cè)

附圖說明