[發(fā)明專利]一種適用于厚板鋁合金的焊接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911385124.5
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN111069745B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋建嶺;丁吉坤;蒙丹陽;劉憲力;顧中華;周亞男;田龍;張慧峰;王惠苗;鄧?yán)?/a>;梁雙豐;鄭超群;劉琦輝
• 申請（專利權(quán)）人: 天津航天長征火箭制造有限公司
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/025;B23K9/235;B23K33/00;B23K103/10
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 薛萌萌

本發(fā)明提供了一種適用于厚板鋁合金的焊接方法，包括如下步驟：步驟1：在兩個待焊工件相鄰的待焊接端面處分別設(shè)置焊接坡口，兩個焊接坡口組成U形坡口，U形坡口以兩個待焊工件之間間隙的中心線為軸線軸對稱設(shè)置；步驟2：在U形坡口內(nèi)由下至上依次進(jìn)行第一層打底焊接、第二層蓋面焊接及第三層蓋面焊接。本發(fā)明所述的一種適用于厚板鋁合金的焊接方法，解決了傳統(tǒng)的厚板材焊接工藝中存在的需要填充熔敷金屬量較多，焊縫在厚度方向收縮不均勻，導(dǎo)致產(chǎn)生的焊接變形較大的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于厚板鋁合金的焊接方法。

背景技術(shù)

鋁合金具有優(yōu)異的物理特性和化學(xué)特性，被廣泛應(yīng)用于各類航天運(yùn)載器的箭體結(jié)構(gòu)的制造。鋁合金的理化特性決定了鋁合金的焊接工藝與鋼有許多的不同之處。鋁合金表面極易氧化形成致密、難熔、吸水性強(qiáng)的的氧化膜，容易造成焊縫夾渣、氣孔等缺陷；鋁合金比熱容及熱導(dǎo)率高，導(dǎo)致焊接鋁合金時的需要的熱輸入比鋼大，熱輸入過大容易引起組織惡化；鋁合金的線膨脹系數(shù)較大，焊接變形及焊接裂紋的傾向較大。此外，多層多道焊接時，熱輸入控制不當(dāng)容易造成未熔合、未焊透等缺陷。鋁合金結(jié)構(gòu)常采用的焊接方法包括鎢極惰性氣體保護(hù)焊(Tungsten Inert Gas welding，TIG焊)、熔化極惰性氣體保護(hù)焊(MetalInert Gas welding，MIG焊)、等離子弧焊(Plasma Arc Welding，PAW)等。

現(xiàn)役型號火箭的貯箱結(jié)構(gòu)焊接厚度區(qū)間為3mm-10mm，針對該厚度范圍內(nèi)鋁合金的焊接普遍采用TIG焊工藝，該工藝填絲速度和焊接電流可以獨(dú)立控制，在一定范圍內(nèi)，可控制母材和焊絲熔化的比例，從而控制焊縫金屬的熱輸入。

隨著我國載人航天事業(yè)的發(fā)展，研制新型大推力載人運(yùn)載火箭的要求迫在眉睫。如新一代載人運(yùn)載火箭一級燃燒劑箱的主體焊接厚度最高達(dá)到了15mm，采用傳統(tǒng)的貯箱TIG焊接工藝，主要存在以下局限：

1)若采用現(xiàn)用的不開坡口的單面雙層焊工藝，打底焊接時無法實現(xiàn)15mm厚度不開坡口一次焊透；

2)若采用傳統(tǒng)的開坡口的焊接，可采用V形或X形。若采用V形坡口，一方面由于焊道兩側(cè)為斜坡，且寬度方向上越往兩側(cè)板件越厚，在進(jìn)行第一道打底焊接時，容易在鈍邊兩側(cè)的根部出現(xiàn)熔不透的情況，V形坡口焊接往往背部還需要進(jìn)行一層清根封底焊接，費(fèi)時費(fèi)力；另一方面，V形坡口的截面尺寸大，需要填充熔敷金屬量較多，焊縫在厚度方向收縮不均勻，導(dǎo)致產(chǎn)生的焊接變形較大。若采用X形坡口，需要進(jìn)行雙面焊接，在完成正面焊接需要將焊件翻轉(zhuǎn)，對于大型產(chǎn)品焊接時，背部施焊的可達(dá)性較差，施焊位置不方便，對輔助工裝的要求較高，產(chǎn)品頻繁的翻轉(zhuǎn)嚴(yán)重影響勞動生產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種適用于厚板鋁合金的焊接方法，解決了傳統(tǒng)的厚板材焊接工藝中存在的需要填充熔敷金屬量較多，焊縫在厚度方向收縮不均勻，導(dǎo)致產(chǎn)生的焊接變形較大的技術(shù)問題；

并且進(jìn)一步的解決了傳統(tǒng)的厚板材焊接工藝過程中，對于大型產(chǎn)品焊接時，背部施焊的可達(dá)性較差，施焊位置不方便，對輔助工裝的要求較高，產(chǎn)品頻繁的翻轉(zhuǎn)嚴(yán)重影響勞動生產(chǎn)率的技術(shù)問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種適用于厚板鋁合金的焊接方法，包括如下步驟：

步驟1：在兩個待焊工件相鄰的待焊接端面處分別設(shè)置焊接坡口，兩個焊接坡口組成U形坡口，所述U形坡口以兩個所述待焊工件之間間隙的中心線為軸線軸對稱設(shè)置；

步驟2：在U形坡口內(nèi)由下至上依次進(jìn)行第一層打底焊接、第二層蓋面焊接及第三層蓋面焊接。

進(jìn)一步的，兩個所述待焊工件的厚度均為δ，δ＝13mm-17mm，所述U形坡口的鈍邊為p，p＝10mm-12mm。