[發(fā)明專利]一種航天推進(jìn)分系統(tǒng)鋁合金貯箱高質(zhì)量弧焊工藝方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910610002.5
• 申請日: 2019-07-08
• 公開（公告）號: CN110280871A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘攀;周濱;于康;謝屹;曹丹;顧波;陳曉江;周杰;林佳偉;周宇浩
• 申請（專利權(quán)）人: 上海空間推進(jìn)研究所
• 主分類號: B23K9/16
• 分類號: B23K9/16;B23K9/02;B23K9/32;B23K103/10
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

一種航天推進(jìn)分系統(tǒng)鋁合金貯箱高質(zhì)量弧焊工藝方法，適用于壁厚2?7mm、5系鋁合金對接結(jié)構(gòu)的自動弧焊焊接工藝過程，焊接前對待焊零件采用酸洗和刮削，裝配后對組合零件進(jìn)行整體加熱，到溫后立即對零件進(jìn)行特制氬氦混合氣保護(hù)條件下焊接，焊后接頭滿足QJ2698A?2011的I級要求，一次焊接合格率高達(dá)95％以上。本發(fā)明可以大大減少傳統(tǒng)鋁合金弧焊工藝產(chǎn)生的焊縫氣孔超標(biāo)缺陷，同時可以在焊槍出口保護(hù)氣露點(diǎn)為?30℃左右的條件下仍然能制造出氣孔較少的I級焊縫。解決了5系鋁合金材料一次焊接容易產(chǎn)生超標(biāo)氣孔問題，多次補(bǔ)焊后焊縫氣孔仍然超標(biāo)而使零件報廢等一系列問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接領(lǐng)域，具體涉及一種航天推進(jìn)分系統(tǒng)鋁合金貯箱高質(zhì)量弧焊工藝方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的某些型號航天推進(jìn)分系統(tǒng)鋁合金貯箱采用自動弧焊工藝方法對各個零件進(jìn)行連接，焊接過程中采用一般采用國標(biāo)的高純氬和高純氦的混合氣體進(jìn)行交流焊接。

由于鋁合金的化學(xué)活潑性很強(qiáng)，表面極易形成氧化膜，氧化膜可以吸收較多的水分，水份易在焊接時分解成氫，而氫在鋁中的溶解度在鋁凝固時突降，這就使得溶解在熔池的氫在凝固時不易溢出，容易形成超標(biāo)的氫氣孔，鋁合金貯箱一次焊接合格率約為80％。

目前對于一次焊接氣孔超標(biāo)的焊縫進(jìn)行挖除缺陷補(bǔ)焊，一方面補(bǔ)焊時焊縫容易產(chǎn)生新的氣孔，另一方面殘留在原焊縫中的小氣孔不斷長大造成了補(bǔ)焊后氣孔更加嚴(yán)重，零件因不滿足QJ2698A-2011的I級要求而報廢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：維持現(xiàn)有工藝狀態(tài)下，提供一種航天推進(jìn)分系統(tǒng)鋁合金貯箱弧焊工藝方法，該方法采用焊前對待焊零件的酸洗、刮削和預(yù)熱，減少氫的來源，在焊接過程中采用混有微量氧、氮的氦氬惰性氣體對焊接熔池進(jìn)行保護(hù)，通過微量元素提高電弧的挺度和攪拌能力從而得到高質(zhì)量的焊縫，克服現(xiàn)行工藝技術(shù)容易得到的氣孔超標(biāo)的焊縫，多次補(bǔ)焊后氣孔更加嚴(yán)重的缺點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種航天推進(jìn)分系統(tǒng)鋁合金貯箱高質(zhì)量弧焊工藝方法，包括下列步驟：

(1)將推進(jìn)劑鋁合金貯箱各零件進(jìn)行除油、酸洗和烘干。

(2)對烘干后的各零件待焊處進(jìn)行機(jī)械刮削處理。

(3)對刮削干凈的待焊處用工業(yè)熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行整體預(yù)熱。

(4)采用特制的焊接保護(hù)氣對待焊處進(jìn)行交流弧焊焊接。

進(jìn)一步，所述步驟(1)中，首先對推進(jìn)劑貯箱各零件進(jìn)行微生物除油，并用流動的清水沖洗干凈，然后再對零件待焊表面進(jìn)行化學(xué)堿洗、熱水沖洗、化學(xué)出光、冷水沖洗及吹干，最后對酸洗好的待焊零件進(jìn)行烘干。

進(jìn)一步，所述步驟(2)中，用刮刀對鋁合金待焊外表面、內(nèi)表面及端面進(jìn)行刮削，刮削寬度5～10mm，刮削深度以剛好露出鋁合金金屬光澤為準(zhǔn)。

進(jìn)一步，所述步驟(3)中，采用工業(yè)熱風(fēng)機(jī)對裝配好的待焊處進(jìn)行預(yù)熱，表面溫度加熱至80～100℃時停止加熱。

進(jìn)一步，所述步驟(4)中，采用特制的氦氬混合氣(氦氣：30％、氬氣：70％、氧：500ppm、氮：700ppm)作為交流弧焊的保護(hù)氣進(jìn)行焊接，對于2～7mm厚的零件均為單面焊雙面成形。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

1)焊接熱輸入減少：與現(xiàn)有的鋁合金貯箱弧焊工藝相比，具有相同焊接參數(shù)條件下焊縫熔寬窄、熔深較深，即在滿足同時焊透的情況下所需的焊接線能量有所減小，可以降低焊接成本。

2)貯箱一次焊接合格率顯著提高：現(xiàn)有的鋁合金貯箱主要焊接不合格現(xiàn)象為，一次焊接氣孔大小或者間距超標(biāo)、一次補(bǔ)焊和二次補(bǔ)焊焊縫密集性氣孔超標(biāo)。一次焊接合格率約為80％，采用新發(fā)明的弧焊工藝使貯箱一次焊接合格率提高至95％以上，一次焊接和補(bǔ)焊焊縫內(nèi)部氣孔較少，焊接質(zhì)量顯著提高。