專利名稱：一種鋁鋰合金焊絲的加工方法
技術領域：
本發明涉及一種合金加工設備，具體地說是一種鋁鋰合金焊絲的加工方法，屬于機械制造加工領域。
背景技術：
鋰是自然界最輕的金屬，密度為0.534g / cm ，熔點為186°C，鋁中加入金屬元素鋰，可大幅度降低合金的彈性模量。研究表明，在鋁合金中每添加質量分數為1%的鋰，可降低金屬密度3%，提高彈性模量6%。用鋁鋰合金代替常規的鋁合金，可使結構減重10% 20%,剛度提高15% 20%。因此，鋁鋰合金焊絲特別是具有除特殊優異性能的新型鋁鋰合金作為一種低密度、高彈性模量、高比強度和高比剛度的鋁鋰合金在航空航天領域有著廣闊的應用前景。在航空航天飛行器燃料貯箱中，每增加Ikg有效載荷可帶來約100000美元的效益。因此，在未來新型飛行器的設計和制造中，將會更多的采用鋁鋰合金制作燃料貯箱進行減重。目前，國外鋁鋰合金已有20多種鑄錠生產達到工業化水平，歐美等國已能生產 6 IOt的鑄錠，而俄羅斯已經具備生產25t的鑄錠能力。美國Alcoa公司鋁鋰合金年產量已超過3600t，根據需要可迅速擴大到9000t。英國Alcan公司和法國Pechiney公司聯合建造的鋁鋰合金生產廠年產量可達lOOOOt，美、俄、歐等國鋁鋰合金軋制、擠壓和鍛造的技術已達到常規鋁合金水平。近幾年來，國外在實施低成本發射裝置、超輕油箱計劃以及重復使用的航天器核心計劃中，加強了鋁鋰合金的研究，促進了鋁鋰合金的迅速發展。鋁鋰合金在美國F15B、俄羅斯米格四、蘇27、英國EAP等戰機上已使用多年，效益顯著。火箭推進劑貯箱是一個承壓焊接容器，由金屬殼體焊接而成，鋁鋰合金是該貯箱的首選材料。國外在 80年代已經采用焊接方法代替鉚接方法，獲得了很好的減重效益。研制的鋁鋰合金TIG焊絲達到了較高的水平。我國自60年代末開始了 Al-Cn-Li系合金的研究，但真正的研究高潮是子鋁鋰合金作為國家重點項目被列入七五攻關計劃后開始的，迄今全國已有數十家高等學校、科研院所和工廠參加，研究內容也頗為全面，從理論到實際，從熔鑄、合金化、熱處理到組織性能，可以說無所不包，尤其是1998年航天510研究所利用微重力電磁模擬裝置成功地制備出含鋰量高達5% 10%的二元鋁鋰合金小試樣，使鋁鋰合金的制造技術得到進一步發展。我國已在某新型航天飛行器設計中采用了鋁鋰合金的鉚接結構件，但是鉚接一般接一些密封要求低的設備，而焊接可以加工密封性要求較高的設備，因此，有可能在未來航天飛行器制造中大量采用鋁鋰合金的焊接結構件，鋁鋰合金焊絲的用量將穩步上升，但目前我國的鋁鋰合金焊絲尚未形成批量生產能力，水平仍處于填補空白的實驗研究階段。鋁鋰合金采用TIG焊(Tangstent inert gas，鎢極惰性氣體保護焊)，材料本身的減重效益約為12%，用焊接取代鉚接，省去連接緊固件和密封膠圈減重效益又有12%。
發明內容
為了解決上述問題，本發明設計了一種鋁鋰合金焊絲的加工方法，滿足了鋁鋰合金對焊接工藝的需求。本發明的技術方案為
加工工藝流程依次為真空熔煉一熱壓一拉絲一刮削清洗一矯直切斷一包裝，其中
1、采用真空感應爐進行熔煉，熔煉溫度為630°c-660°c，在吹送氬氣的保護下進行澆鑄，氬氣流量為8 IOml / s ；真空熔煉吹氬澆鑄工藝保證了鋁鋰合金鑄錠的純凈度，使影響焊接質量的微量有害元素得到有效控制，同時解決了澆鑄時合金中鋰容易被氧化的問題，鋰的燒損率可控制在3%以內；
2、用擠壓機在500 550°C熱固溶狀態下連續擠壓盤條；熱溶連續擠壓工藝可采用660 噸臥式擠壓機，擠壓出的鋁鋰合金盤條表面光潔，鑄錠之間的壓接接頭牢固，在拉絲過程中壓縮比可從12. 5%提高到20% ；
3、粗拉、退火、中拉、退火、精拉按照常規生產工藝進行，經過粗、中、精拉絲后，再進行刮削清洗處理；刮削清洗工藝在拉絲時采用旋轉式三角孔刮刀進行刮削清洗，避免了傳統化學清洗工藝帶來的環境污染問題；
4、真空熔煉過程中加入微量稀土元素Ce；使鋁鋰合金焊絲中含有微量稀土元素 Ce(0. 05 0. IX 10_2Wt)，焊后達到了彌散強化晶格結構、改善共晶分布形態、強化焊縫凝固組織的目的，獲得了性能優異的焊縫熔敷金屬。本發明的優點在于能夠有效控制影響焊接質量的微量有害元素，同時解決了澆鑄時合金中鋰容易被氧化的問題，采用旋轉式三角孔刮刀進行刮削清洗，避免了傳統化學清洗工藝帶來的環境污染問題，加入微量的稀土元素Ce，達到了彌散強化晶格結構、改善共晶分布形態、強化焊縫凝固組織的目的。
圖1為本發明實施例的工藝流程圖。
具體實施例方式以下對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。如圖1所示，加工工藝流程依次為真空熔煉一熱壓一拉絲一刮削清洗一矯直切斷一包裝，其中
1、采用真空感應爐進行熔煉，熔煉溫度為630°c-660°c，在吹送氬氣的保護下進行澆鑄，氬氣流量為8 IOml / s ；真空熔煉吹氬澆鑄工藝保證了鋁鋰合金鑄錠的純凈度，使影響焊接質量的微量有害元素得到有效控制，同時解決了澆鑄時合金中鋰容易被氧化的問題，鋰的燒損率可控制在3%以內；
2、用擠壓機在500 550°C熱固溶狀態下連續擠壓盤條；熱溶連續擠壓工藝可采用660 噸臥式擠壓機，解決了原來冷壓時鋁鋰合金焊絲盤條表面粗糙、劃痕深，且擠壓接頭強度低的問題，擠壓出的鋁鋰合金盤條表面光潔，鑄錠之間的壓接接頭牢固，使得在后續工序拉絲時不易斷裂，在拉絲過程中壓縮比可從12. 5%提高到2096，提高了生產效率；3、粗拉、退火、中拉、退火、精拉按照常規生產工藝進行，經過粗、中、精拉絲后，再進行刮削清洗處理；刮削清洗工藝在拉絲時采用旋轉式三角孔刮刀進行刮削清洗，原工藝為拉絲時采用強酸加熱至120°C清洗焊絲表面氧化物，避免了傳統化學清洗工藝帶來的環境污染問題；
4、真空熔煉過程中加入微量稀土元素Ce;使鋁鋰合金焊絲中含有微量稀土元素 Ce(0. 05 0. IX 10_2Wt)，焊后達到了彌散強化晶格結構、改善共晶分布形態、強化焊縫凝固組織的目的，獲得了性能優異的焊縫熔敷金屬。 最后應說明的是以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明， 盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。 凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種鋁鋰合金焊絲的加工方法，其特征在于依次包括如下步驟真空熔煉、熱壓、粗拉、退火、中拉、退火、精拉、刮削清洗、矯直切斷和包裝，其中(1)、采用真空感應爐進行630°c-660°c熔煉，同時在真空熔煉過程中加入微量稀土元素Ce，并在吹送氬氣的保護下進行澆鑄；(2)、用擠壓機在400-500°C熱固溶狀態下連續擠壓盤條；(3)、經過常規粗、中、精拉絲后，再進行刮削清洗處理，刮削清洗工藝在拉絲時采用旋轉式三角孔刮刀進行刮削清洗。
2.根據權利要求1所述的一種鋁鋰合金焊絲的生產方法，其特征在于所述步驟(1)中加入Ce的含量占鋁鋰合金焊絲總質量分數的0. 05 0. 1 X KT2Wt。
3.根據權利要求1所述的一種鋁鋰合金焊絲的生產方法，其特征在于所述步驟(1)中吹送氬氣流量為8 IOml / S。
4.根據權利要求1所述的一種鋁鋰合金焊絲的生產方法，其特征在于所述步驟(2)中采用660噸臥式擠壓機進行擠壓。
全文摘要
本發明公開了一種鋁鋰合金焊絲的加工方法，包括真空熔煉、熱壓、粗拉、退火、中拉、退火、精拉、刮削清洗、矯直切斷和包裝等一系列步驟。本發明的優點在于能夠有效控制影響焊接質量的微量有害元素，同時解決了澆鑄時合金中鋰容易被氧化的問題，采用旋轉式三角孔刮刀進行刮削清洗，避免了傳統化學清洗工藝帶來的環境污染問題，加入微量的稀土元素Ce，達到了彌散強化晶格結構、改善共晶分布形態、強化焊縫凝固組織的目的。
文檔編號B23K35/40GK102198576SQ20101056075
公開日2011年9月28日 申請日期2010年11月25日 優先權日2010年11月25日
發明者傅開武 申請人:蘭州威特焊材爐料有限公司