[發(fā)明專(zhuān)利]提高時(shí)效強(qiáng)化鋁合金熔化焊接頭拉伸性能的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910657209.8
• 申請(qǐng)日: 2019-07-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110405316B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳愛(ài)萍;張登魁;趙玥;李權(quán);單際國(guó);劉磊;王國(guó)慶;鄢東洋;宋建嶺;蒙丹陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué);中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): B23K9/02
• 分類(lèi)號(hào): B23K9/02;B23K9/167;B23K9/235
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王艷斌

本發(fā)明公開(kāi)了鋁合金焊接方法。該方法包括：(1)利用直流鎢極惰性氣體保護(hù)焊，對(duì)兩塊板材的待焊接區(qū)域進(jìn)行打底焊，兩塊所述板材的待焊接區(qū)域均不開(kāi)坡口，形成打底焊縫；(2)利用冷金屬過(guò)渡焊，對(duì)所述打底焊縫以及鄰近所述打底焊縫的區(qū)域進(jìn)行至少一次蓋面焊，形成蓋面焊縫，以完成所述焊接。由此，該方法可顯著提高鋁合金焊接接頭的拉伸性能，焊接接頭的強(qiáng)度系數(shù)在70％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種提高時(shí)效強(qiáng)化鋁合金熔化焊接頭拉伸性能的方法。

背景技術(shù)

2219-T8鋁合金是一種時(shí)效強(qiáng)化型鋁合金，被選作我國(guó)新一代運(yùn)載火箭推進(jìn)劑貯箱等大型結(jié)構(gòu)件的主體材料。熔化焊是貯箱等大型結(jié)構(gòu)件焊縫的主要焊接方法。

以推進(jìn)劑貯箱為例，隨著火箭向低溫化和大型化發(fā)展，推進(jìn)劑貯箱的服役條件變得更加殘酷，如液氧和液氫等超低溫環(huán)境、千噸級(jí)的飛行承載條件等，對(duì)貯箱焊接接頭的拉伸性能提出了極高要求。為了提高貯箱焊接接頭的可靠性和貯箱承載能力的容限，需要進(jìn)一步提高貯箱焊接接頭的拉伸性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是基于發(fā)明人對(duì)于以下事實(shí)和問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)作出的：

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，目前貯箱環(huán)縫(包括封箱焊縫)的焊接工藝主要為單面雙層鎢極惰性氣體保護(hù)焊，即“直流鎢極氦弧保護(hù)焊(TIG)打底焊+氬弧填絲脈沖變極性鎢極氣體保護(hù)焊(VPTIG)蓋面焊”，該方法雖然能使接頭焊縫正反面均有較好成形，但是存在接頭強(qiáng)度系數(shù)較低的問(wèn)題。目前使用TIG打底焊結(jié)合VPTIG蓋面焊形成的焊接接頭的強(qiáng)度系數(shù)在70％以下，工程上考慮裕度的情況下，只能按照母材許用強(qiáng)度的50％來(lái)設(shè)計(jì)上述焊接接頭。同時(shí)，采用上述焊接方法獲得的熔化焊接頭，拉伸強(qiáng)度和塑性均被嚴(yán)重弱化，嚴(yán)重制約了貯箱結(jié)構(gòu)的承載效率。

本發(fā)明旨在至少一定程度上緩解或解決上述提及問(wèn)題中至少一個(gè)。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種鋁合金焊接方法。該方法包括：(1)利用直流鎢極惰性氣體保護(hù)焊，對(duì)兩塊板材的待焊接區(qū)域進(jìn)行打底焊，兩塊所述板材的待焊接區(qū)域均不開(kāi)坡口，形成打底焊縫；(2)利用冷金屬過(guò)渡焊，對(duì)所述打底焊縫以及鄰近所述打底焊縫的區(qū)域進(jìn)行至少一次蓋面焊，形成蓋面焊縫，以完成所述焊接。由此，該方法可顯著提高鋁合金焊接接頭的拉伸性能，焊接接頭的強(qiáng)度系數(shù)在70％以上。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述直流鎢極惰性氣體保護(hù)焊的焊接參數(shù)為：焊接電流為270-300A，焊接電壓為17-19V，焊接速度為13-15m/h，所述惰性氣體包括氦氣，所述氦氣的氣體流量為11-13L/min。由此，在上述條件下進(jìn)行打底焊，可獲得具有良好成形以及良好性能的打底焊縫，有利于提高焊接接頭的拉伸性能。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述打底焊縫的寬度為6-9mm。由此，可以保證第一板材和第二板材牢固的結(jié)合在一起，有利于提高焊接接頭的拉伸性能。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述冷金屬過(guò)渡焊的焊接參數(shù)為：焊接電流為180-210A，焊接電壓為22-24V，焊接速度為7-9mm/s，送絲速度為7-9m/min，擺動(dòng)幅值為3-9mm，脈沖頻率為2-4Hz。由此，在上述條件下進(jìn)行蓋面焊，可獲得具有良好成形的蓋面焊縫，從而獲得具有較高強(qiáng)度系數(shù)的焊接接頭。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述冷金屬過(guò)渡焊的焊絲包括鋁銅合金焊絲。由此，焊絲和板材的材質(zhì)基本一致，具有較好的可焊性。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述蓋面焊縫包括1-4道焊縫。蓋面焊縫的道數(shù)增多，可進(jìn)一步提高焊接接頭的拉伸性能。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述蓋面焊縫的寬度為16-29mm。由此，蓋面焊縫具有較大的寬度，可顯著提高焊接接頭的拉伸性能。