一種變極性等離子弧焊接鋁合金的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電弧焊接技術領域，特別是涉及一種變極性等離子弧焊接鋁合金的方法。
【背景技術】
[0002]鋁合金密度低、比強度高、熱導率高，耐蝕能力強，已廣泛應用于機械、化工、車輛、航空、航天等工業焊接結構中。然而鋁合金的熱導率高、膨脹系數大、極易氧化生成高熔點氧化物，導致焊接接頭易產生氣孔、裂紋、夾渣、未熔合等缺陷。為獲得高性能的鋁合金焊接接頭、提高焊接效率，需采用高能量密度，低熱輸入的焊接方法。
[0003]鋁合金的焊接方法主要集中在TIG焊、MIG焊和激光電弧復合焊。TIG焊和MIG焊由于熱源發散，能量密度低，焊接熱輸入大，造成接頭性能差。激光電弧復合焊由于鋁合金材料對光的反射率高，焊接效率低，同時設備昂貴且操作復雜，焊接成本過高。以上鋁合金的焊接方法均不能同時具備焊接質量可靠且焊接效率高兩方面的特點。而變極性等離子弧焊接具有高能量密度、高焊接效率的特點，對于保證鋁合金焊接質量，提高焊接過程穩定性具有重要意義。
[0004]目前，變極性等離子弧焊接已嘗試用于鋁合金焊接，相關報道有:
[0005](I)李國偉，韓永全，陳芙蓉，樊偉杰，洪海濤，7系高強鋁合金變極性等離子弧焊接方法，中國發明專利，公開號CN104607779A，公開了一種7系高強鋁合金變極性等離子弧焊接方法。但該方法使用的立式焊接工藝裝備相對復雜，受焊接方式的限制，不能充分滿足某些特殊場合的應用，應用范圍受到限制。同時由于鎢極內縮量小，電弧挺度差，電弧穩定性不好，不利于保證焊接穩定性和焊接質量。
[0006](2)學者陳桂芳:“2A14鋁合金VPPA橫焊工藝及熔池行為研究”，哈爾濱工業大學碩士學位論文，2013年。采用變極性等離子弧進行2A14鋁合金橫焊，受焊接方式的制約，其工藝裝備復雜，操作便捷性差。焊接電流大，熱輸入量大，焊件變形大，易產生裂紋、氣孔焊后缺陷，成形困難，焊縫質量差。
【發明內容】
[0007]針對上述存在的技術問題，為解決鋁合金焊接方法中存在的焊前處理工序復雜、接頭質量差、焊接效率低、易生缺陷等問題，本發明提供一種變極性等離子弧焊接鋁合金的方法。
[0008]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0009]本發明一種變極性等離子弧焊接鋁合金的方法，包括以下步驟:
[0010]S1、根據鋁合金板材厚度確定焊縫熔深熔寬要求，所述的焊縫熔深熔寬要求為熔寬I?4mm，恪深0.5?2.5mm;
[0011 ] S2、根據焊縫熔深熔寬要求確定焊接參數:鎢極內縮量范圍:6mm?8mm；正極性電流范圍:20A?40A，反極性電流范圍:40A?60A;交流頻率范圍:15HZ?35HZ;反極性時間占周期時間比例范圍:10%?15%;離子氣流量范圍:6.5L/min?9.5L/min。
[0012]進一步地，所述的鋁合金為中等強度的可熱處理強化Al-Mg-Si系鋁合金。
[0013]與現有技術相比，本發明的有益效果為:
[0014]1.采用本發明的方法，電弧挺度好，穩定性高，熱輸入量較小，焊縫成形穩定，缺陷明顯降低，有益于細化微觀組織、改善力學性能、提高焊接質量和焊接效率。
[0015]2.本發明工藝裝備簡單、操作便捷，拓寬了變極性等離子弧在Al-Mg-Si系鋁合金薄板精密加工領域的應用。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明變極性等離子弧焊接示意圖。
[0017]圖中:1.鋁合金，2.熔池，3.保護氣，4.離子氣，5.焊槍鎢極，6.焊槍噴嘴，7.保護氣罩。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細描述。
[0019]實施例1:以6061-T651鋁合金I板材為例，根據焊縫熔深熔寬要求:熔寬I?1.5mm，熔深0.5?1.0mm，設定焊接參數:正極性電流20A、反極性電流40A、交流頻率15HZ、反極性時間占周期時間比例12%、離子氣流量6.5L/min、保護氣流量7L/min、焊接速度260mm/min。如圖1所示，調整焊槍鎢極5內縮量6mm，焊槍噴嘴6距鋁合金板材I高度12mm，同時變極性等離子弧焊槍軸線布置于焊縫中心，保護氣3和離子氣4通過同軸布置的保護氣罩7和焊槍噴嘴6同步輸送。焊接前采用丙酮清理焊件表面油污，然后無水乙醇洗凈。通過各參數的合理匹配，獲得熔池2成形穩定，焊縫上下表面形貌良好，組織纖細均勻，力學性能顯著提高。
[0020]實施例2:
[0021]以6061-T651鋁合金I板材為例，本例與實施例1不同的是:根據焊縫熔深熔寬要求:熔寬2?4mm，熔深1.5?2.0mm，設定焊接參數:正極性電流35A、反極性電流55A、交流頻率30HZ、反極性時間占周期時間比例15 %、離子氣流量8L/min、保護氣流量9L/min、焊接速度240mm/min。調整焊槍媽極5內縮量8mm，焊槍噴嘴6距招合金板材I高度9mm。
[0022]實施例3:以6061-T651鋁合金I板材為例，本例與實施例1不同的是:根據焊縫熔深熔寬要求:恪寬2?4mm，恪深1.5?2.5mm，設定焊接參數:正極性電流40A、反極性電流60A、交流頻率35HZ、反極性時間占周期時間比例10 %、離子氣流量9.5L/min、保護氣流量9L/min、焊接速度240mm/min。調整焊槍媽極5內縮量7mm，焊槍噴嘴6距招合金板材I高度9mm。
[0023]以上所述實例僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種變極性等離子弧焊接鋁合金的方法，其特征在于:包括以下步驟: 51、根據鋁合金板材厚度確定焊縫熔深熔寬要求，所述的焊縫熔深熔寬要求為熔寬I?4mm，恪深 0.5?2.5mm; 52、根據焊縫熔深熔寬要求確定焊接參數:鎢極內縮量范圍:6mm?8mm；正極性電流范圍:20A?40A，反極性電流范圍:40A?60A;交流頻率范圍:15HZ?35HZ;反極性時間占周期時間比例范圍:10%?15%;離子氣流量范圍:6.5L/min?9.5L/min。2.根據權利要求1所述的變極性等離子弧焊接鋁合金的方法，其特征在于:所述的鋁合金為中等強度的可熱處理強化Al-Mg-Si系鋁合金。
【專利摘要】一種變極性等離子弧焊接鋁合金的方法，屬于電弧焊接技術領域。包括以下步驟：根據鋁合金板材厚度確定焊縫熔深熔寬要求，所述的焊縫熔深熔寬要求為熔寬1～4mm，熔深0.5～2.5mm；根據焊縫熔深熔寬要求確定焊接參數：鎢極內縮量范圍：6mm～8mm；正極性電流范圍：20A～40A，反極性電流范圍：40A～60A；交流頻率范圍：15HZ～35HZ；反極性時間占周期時間比例范圍：10％～15％；離子氣流量范圍：6.5L/min～9.5L/min。采用本發明的方法，電弧挺度好，穩定性高，熱輸入量較小，焊縫成形穩定，缺陷明顯降低，有益于細化微觀組織、改善力學性能、提高焊接質量和焊接效率。
【IPC分類】B23K10/02
【公開號】CN105618912
【申請號】CN201610130857
【發明人】吳東江, 白雙熒, 馬廣義, 唐偉東, 吳敏杰, 李茂程
【申請人】沈陽富創精密設備有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月8日