一種無缺陷低能耗ld10鋁合金的焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無缺陷低能耗LD10鋁合金的焊接方法，其特征是焊前首先在LD10鋁合金表面待焊部位噴涂上一層表面去膜劑，然后采用直流正極性方式的TIG焊接工藝方法焊接LD10鋁合金。表面去膜劑由LiF、NaF、CaF2、K3AlF6、K2SiF5、NaCl等一種或多種氟化物組成。本發(fā)明的焊接方法可以不開坡口一次焊接成型1mm～12mm厚度范圍的LD10鋁合金，本發(fā)明涉及的表面去膜劑具有良好地去除LD10鋁合金表面氧化膜和增大焊接熔深的作用，焊接電流僅有交流焊接方式的50%。并且焊接的LD10鋁合金焊縫中沒有任何氣孔缺陷，焊接接頭拉伸強度為260～290MPa。
【專利說明】一種無缺陷低能耗LD10鋁合金的焊接方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接領域，涉及一種焊接方法。具體是指一種無缺陷低能耗LDlO鋁合金的焊接方法，其過程是:焊前首先在LDlO鋁合金表面待焊部位噴涂上一層表面去膜劑，然后采用直流正極性方式的TIG焊接工藝方法焊接LDlO鋁合金。
【背景技術】
[0002]LDlO鋁合金是航空航天領域中重要的結構材料之一，在航天領域如運載火箭、衛(wèi)星、飛船和導彈等生產(chǎn)制造中更是占據(jù)著極重要的位置。鋁合金的焊接性相對較差，主要是由于:①在空氣中易氧化，生成致密的氧化鋁，造成焊接夾渣；②焊接過程中容易產(chǎn)生氣孔等缺陷；③熱導率和熱膨脹系數(shù)大，焊接消耗更多的熱量，易產(chǎn)生較大的焊接變形；④影響接頭的整體性能。
[0003]當前常用于LDlO鋁合金的焊接方法是交流TIG焊，其原因是:鋁合金表面致密的氧化膜在焊接過程中非常難以去除，在TIG焊接中只能采用交流焊，利用陰極霧化現(xiàn)象來去除氧化膜。交流TIG焊存在著以下幾方面的問題:焊接熔深小、焊接過程不太穩(wěn)定、容易產(chǎn)生氣孔等。
[0004]為改善這些問題，發(fā)展了方波交流TIG焊、變極性TIG焊和變極性等離子焊接技術等，這些技術都擺脫不了交流焊過程的穩(wěn)定問題和背面成形問題，如對于變極性等離子焊接技術在單面焊雙面成形過程中要想獲得良好的背面焊接質(zhì)量，必須要實現(xiàn)穿孔效應，對工藝要求非常苛刻，并且焊接厚板鋁合金時，盡管焊接電流要小于常規(guī)交流TIG焊，但電流依然比較大。
[0005]近年來，國內(nèi)外發(fā)展了一種用于鈦合金和不銹鋼的活性TIG焊方法，具有大幅度提高焊接熔深和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本；還可以大大減小焊接變形。
[0006]在此基礎上國內(nèi)對鋁合金進行了交流活性焊研究，但研究的主要方向是提高鋁合金的焊接熔深，沒有解決交流弧焊的不穩(wěn)定性以及由此帶來的缺陷等問題。
[0007]理想的解決方法應當是采用直流焊方法，利用直流焊接電弧穩(wěn)定，并且鋁合金為正極時發(fā)熱量大、鎢極為負極時發(fā)熱量小、載流能力大的特點，不但可以增大鋁合金母材的焊接熔深，而且還可以穩(wěn)定焊接過程，從而達到良好的焊接質(zhì)量。但直流電弧焊鋁合金時，關鍵問題是如何去除鋁合金表面的氧化膜。
[0008]為此本發(fā)明提出一種新型的無缺陷低能耗LDlO鋁合金的焊接方法。它的特點是:
1、采用直流正極性，提高鋁合金的發(fā)熱量，從而達到增大焊接熔深的目的，焊接相同厚度的鋁合金，電流僅有交流焊接方式的50% ;2、采用新型表面去膜劑，可以有效地去除鋁合金表面的氧化膜，活性劑同時又具有增大焊接熔深的作用，從而進一步提高鋁合金的焊接熔深和焊接生產(chǎn)率。3、直流電弧的穩(wěn)定性優(yōu)于交流電弧的穩(wěn)定性，可減少焊縫中產(chǎn)生氣孔等缺陷的可能性。活性劑的使用可進一步減少焊縫產(chǎn)生氣孔等缺陷。4、相對于交流焊接設備中必用的穩(wěn)弧裝置，采用直流焊接方式減少了交流焊設備的復雜程度和成本。因此，與鎢極氬弧焊相比，本焊接方法具有焊接溶深大、生廣率聞、電弧穩(wěn)定、質(zhì)量可罪等優(yōu)點；與激光焊、電子束焊、等離子焊相比，本焊接方法所用的表面活性劑材料價格便宜，且無需昂貴的焊接設備，具有成本低廉，經(jīng)濟性好的優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是提供一種適合于LDlO鋁合金的無缺陷低能耗高效焊接方法。通過焊前在LDlO鋁合金表面待焊部位噴涂上一層表面去膜劑，然后采用直流正極性方式的TIG焊接工藝焊接LDlO鋁合金。可以不開坡口一次焊接成型Imm?12mm厚度范圍的LDlO鋁合金，焊接電流僅有交流焊接方式的50%，并且能夠獲得無缺陷的性能優(yōu)良的焊接接頭，即LDlO鋁合金焊縫中沒有任何氣孔、夾渣等缺陷，焊接接頭拉伸強度能達到260?290MPa。本發(fā)明能實現(xiàn)LDlO鋁合金材料的單面焊雙面成型，焊接電流相對于交流焊工藝大大降低，有效提高了焊接生產(chǎn)率，降低了能源消耗。
[0010]本發(fā)明提出的表面去膜劑由LiF、NaF, CaF2, K3AlF6, K2SiF5, NaCl等其中的任何一種和多種化合物的組合，氟化物的顆粒度均小于10 μ m。
[0011]一種是以LiF為基，添加NaF、CaF2、K3AlF6、NaCl等化合物，其中LiF的含量為40?70% (重量百分比)，CaF2的含量為5?30%，K3AlF6的含量為5?20%’ NaCl的含量為5?30%。
[0012]一種是以LiF為基，添加K2SiF5、NaCl，其中LiF的含量為40?80%(重量百分比)，K2SiF5的含量為10?30%，NaCl的含量為10?30%。
[0013]另一種是以NaF為基，添加K2SiF5、K3AlF6、CaF2等氟化物，其中NaF的含量為40?60% (重量百分比)，K2SiF5的含量為10?30%，K3AlF6的含量為10?30%，CaF2的含量為10 ?25%。
[0014]本發(fā)明LDlO鋁合金的直流活性焊接方法的優(yōu)點在于:1、采用直流正極性，提高鋁合金的發(fā)熱量，從而達到增大焊接熔深的目的，焊接相同厚度的鋁合金，電流僅有交流焊接方式的50% ;2、采用新型表面去膜劑，可以有效地去除鋁合金表面的氧化膜，表面去膜劑同時具有增大焊接熔深的作用，從而進一步提高鋁合金的焊接熔深和焊接生產(chǎn)率。3、直流電弧的穩(wěn)定性優(yōu)于交流電弧的穩(wěn)定性，可減少焊縫中產(chǎn)生氣孔等缺陷的可能性。表面去膜劑的使用又可進一步減少焊縫產(chǎn)生氣孔等缺陷。4、相對于交流焊接設備中必用的穩(wěn)弧裝置，采用直流焊接方式減少了交流焊設備的復雜程度和成本。因此，與鎢極氬弧焊相比，本焊接方法具有焊接熔深大、生產(chǎn)率高、電弧穩(wěn)定、質(zhì)量可靠等優(yōu)點；與激光焊、電子束焊、等離子焊相比，本焊接方法所用的表面活性劑材料價格便宜，且無需昂貴的焊接設備，具有成本低廉，經(jīng)濟性好的優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0015]下面將結合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0016]本發(fā)明是一種新型的LDlO鋁合金的無缺陷低能耗直流焊接方法，其特征在于:所述焊接方法是焊前首先在LDlO鋁合金表面待焊部位噴涂上一層表面去膜劑，然后采用直流正極性方式的TIG焊接工藝方法焊接LDlO鋁合金。所述表面去膜劑是氟化鋰、氟化鈣、氟化鈉、氟鋁酸鉀等其中的任何一種或任何多種氟化物的組合。氟化物的顆粒度均小于10 μ m0[0017]本發(fā)明的LDlO鋁合金的直流活性焊接方法實施步驟如下，
[0018]步驟一，按配比成分均勻混合表面去膜劑；
[0019]步驟二，用無水乙醇調(diào)和表面去膜劑；
[0020]步驟三，焊接前對LDlO鋁合金表面進行清洗；
[0021]步驟四，用毛刷或噴壺在鋁合金表面待焊部位均勻敷上一層表面去膜劑，以蓋住原來的鋁合金顏色為宜；
[0022]步驟五，采用TIG焊直流正極性方式進行LDlO鋁合金的焊接；
[0023]步驟六，焊后將焊縫表面的表面去膜劑殘渣去除。
[0024]本發(fā)明的焊接方法可以不開坡口一次焊接成型Imm?12mm厚度范圍的LDlO鋁合金，本發(fā)明涉及的表面去膜劑具有良好地去除LDlO鋁合金表面氧化膜和增大焊接熔深的作用，焊接電流僅有交流焊接工藝的50% ;并且焊接的LDlO鋁合金焊縫中沒有任何氣孔缺陷，焊接接頭拉伸強度為260?290MPa。
[0025]實施例1:厚度為4mm的LDlO鋁合金的直流焊接
[0026]按配比稱重LiF、CaF2、K3AlF6、NaCl，各氟化物的顆粒度均小于10 μ m,混合均勻，用無水乙醇調(diào)合成糊狀。焊接前對LDlO鋁合金表面進行清洗，然后用毛刷均勻地刷涂在化學清洗過的LDlO鋁合金對接待焊表面。采用TIG直流正極性焊接方式對4mm厚的LDlO鋁合金板材進行對接焊接，焊接結束后進行缺陷檢測和力學性能測試。
[0027]具體配比成分、焊接參數(shù)和焊接接頭的平均拉伸強度見下表:
[0028]
【權利要求】
1.一種無缺陷低能耗LDio鋁合金的焊接方法，其特征是:1、采用直流正極性焊接工藝；2、焊前在LDlO鋁合金表面待焊部位噴涂上一層表面去膜劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的LDlO鋁合金的無缺陷低能耗直流焊接方法，其特征在于:所述焊接方法的過程是焊前首先在LDlO鋁合金表面待焊部位噴涂上一層表面去膜劑，然后采用直流正極性方式的TIG焊接工藝方法焊接LDlO鋁合金，可以不開坡口一次焊接成型Imm?12mm厚度范圍的LDlO鋁合金，焊接電流僅有交流焊接方式的50%。
3.根據(jù)權利要求2所述的LDlO鋁合金的無缺陷低能耗直流焊接方法，其特征在于:所述表面去膜劑是由LiF、NaF, CaF2, K3AlF6, K2SiF5, NaCl等多種氟化物組成。
4.根據(jù)權利要求3所述的表面去膜劑，一種是以LiF為基，添加NaF、CaF2、K3AlF6、NaCl等化合物，其中LiF的含量為40?70% (重量百分比)，CaF2的含量為5?30%，K3AlF6的含量為5?20%, NaCl的含量為5?30%。
5.根據(jù)權利要求3所述的表面去膜劑，一種是以LiF為基，添加K2SiF5、NaCl，其中LiF的含量為40?80% (重量百分比)，K2SiF5的含量為10?30%，NaCl的含量為10?30%。
6.根據(jù)權利要求3所述的表面去膜劑，另一種是以NaF為基，添加K2SiF5、K3AlF6,CaF2等氟化物，其中NaF的含量為40?60% (重量百分比XK2SiF5的含量為10?30%，K3AlF6的含量為10?30%，CaF2的含量為10?25%。
7.根據(jù)權利要求1所述的LDlO鋁合金的無缺陷低能耗直流焊接方法，其特征在于:所述焊接方法所焊接的LDlO鋁合金焊縫中沒有任何氣孔缺陷，焊接接頭拉伸強度為260?290MPa。
【文檔編號】B23K9/167GK103624382SQ201310571865
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權日:2013年11月15日
【發(fā)明者】姚君山, 曲文卿, 尹玉環(huán), 張聃, 牟國倩, 郭立杰, 莊鴻壽 申請人:上海航天設備制造總廠, 北京航空航天大學