[發明專利]一種熱處理強化鋁合金的TIG焊接方法

有效

• 申請號: 201711290464.0
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108296610B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 鄭森木;黃舉近;王剛;張萬春
• 申請（專利權）人: 四川航天長征裝備制造有限公司
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/235
• 代理公司: 綿陽市博圖知識產權代理事務所(普通合伙) 51235
• 代理人: 巫敏

本發明公開了一種熱處理強化鋁合金的TIG焊接方法，其步驟：（1）根據待焊接工件的材料厚度開制或不開制焊接坡口，在兩個工件待焊部位背面安裝設置有成形槽的焊接墊板，將待焊工件壓緊，調整焊縫與焊接墊板成形槽對中；（2）采用氬氣保護變極性TIG焊對待焊部位進行填絲打底焊，形成打底焊縫；（3）采用氬氣保護變極性脈沖TIG擺動電弧焊對打底焊縫進行蓋面焊，形成蓋面焊縫。根據待焊部位的焊接厚度可以在打底焊縫和蓋面焊縫間增加一層填充層焊縫。本發明尤其適用于在熱處理強化2A14和2219鋁合金材質火箭燃料貯箱的焊接生產，可以實現近無缺陷焊接，顯著提高接頭強度和塑性，極大的提高焊接效率。

技術領域

本發明涉及一種鋁合金的焊接方法，尤其涉及一種熱處理強化鋁合金的TIG焊接方法。

背景技術

鋁合金尤其是采用固溶+人工時效熱處理強化的鋁合金(如2A14和2219)，具有比強度高、比剛度大和低溫性能好等特點，廣泛應用于對輕量化要求較高的航空航天產品，但這類鋁合金焊接性較差，尤其是7mm及以上厚度的中厚板焊接性能較難保證。主要表現為以下幾點：①屬于熱處理強化材料，焊接時由于焊接熱輸入的影響，焊接接頭的強度和延伸率都會降低，使基體金屬近縫區部位的力學性能變壞；②鋁與氧的親和力很強，在空氣中極易與氧結合生成致密而結實的Al₂O₃氧化薄膜，在焊接過程中易造成夾渣缺陷，同時液態鋁對氫的溶解度比固態鋁大很多，焊接過程中焊縫金屬的快速凝固如果氫來不及溢出容易促使焊縫產生氣孔缺陷；③焊接時其焊縫金屬中形成結晶裂紋的傾向性和熱影響區形成液化裂紋的傾向性均較大，往往由于過大的內應力而在脆性溫度區間內產生熱裂紋。

由于材料性能以及焊接技術的限制，早期利用鋁合金制造航空航天產品，基本都采用開坡口正面交流TIG焊接+背面焊縫清根再手工交流TIG焊接封底的工藝方法，才能保證接頭的強度和塑性滿足要求。由于需要對背面焊縫清根和手工封底焊，生產效率較低、手工焊接質量一致性不易保證、勞動強度大。

隨著焊接技術的發展，為了克服這類熱處理強化鋁合金的焊接局限性，新的焊接技術不斷涌現，如專利(王國慶，孟凡新，劉憲力，等.一種鋁合金的TIG焊接方法[P].申請號：201510065316.3)中提出了采用氦氣保護直流TIG不填焊絲打底焊+氬氣保護變極性TIG填加焊絲蓋面焊接的單面自動焊接方法，這種方法取消了背面焊縫清根再封底焊接工序，同時采用自動焊方式，焊接質量和效率都有較大提升。但這種工藝采用了成本較高的氦氣作為保護氣，而氦氣質量較氬氣輕很多，為了保證焊接過程氣體保護作用，采用的氦氣流量一般是氬氣保護流量的1-2倍，成本較高；同時，采用直流焊接導致電弧失去了對鋁合金表面氧化膜的陰極清理作用，而必須采用比氬氣保護短很多的電弧進行焊接以保證清除氧化膜，這就對焊接裝配提出了很高要求；此外，由于采用短弧焊接，不能填加焊絲，無法調節接頭性能。

另外一種方法為變極性等離子弧穿孔焊技術，通過自動焊接方式實現單面一次焊雙面自由成形，焊接質量和效率也可以較大提升。但變極性等離子弧焊接對裝配間隙和錯縫提出了嚴格要求，工藝參數區間較小且設備復雜，焊接質量受設備穩定性和工件型面一致性影響較大；同時，鋁合金變極性等離子弧焊需采用立向上的焊接姿態，但在實際生產中，對于廣泛存在的空間曲線焊縫(如空間曲面上的法蘭焊縫)，難以實現立向上焊。

發明內容

本發明的目的就在于提供一種熱處理強化鋁合金的TIG焊接方法，以解決上述問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是這樣的：一種熱處理強化鋁合金的TIG焊接方法，包括以下步驟：

(1)根據待焊接工件的材料厚度開制或不開制焊接坡口，在兩個工件待焊部位背面安裝設置有成形槽的焊接墊板，將待焊工件壓緊，調整焊縫與焊接墊板成形槽對中；

(2)采用氬氣保護變極性TIG焊對待焊部位進行打底焊，形成打底焊縫；

(3)采用氬氣保護變極性脈沖TIG擺動電弧焊對打底焊縫進行蓋面焊，形成蓋面焊縫。