一種改善高強(qiáng)鋁合金焊接接頭軟化問題的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改善高強(qiáng)鋁合金焊接接頭軟化問題的方法，首先將加熱爐勻速加熱到固溶溫度，當(dāng)溫度穩(wěn)定后將焊態(tài)工件放入爐中保溫；保溫時(shí)間完成后將工件取出，放入冷水中做淬火處理；然后將淬火后的工件再放入加熱爐中，勻速加熱到時(shí)效溫度進(jìn)行保溫；保溫完成后工件隨爐冷卻到室溫。本發(fā)明通過對焊接后的高強(qiáng)鋁合金進(jìn)行固溶處理和人工時(shí)效，使接頭軟化問題得到了很好的改善，通過對試件的硬度測試和拉伸試驗(yàn)可以得出，該說明可以使焊接接頭的強(qiáng)度恢復(fù)至母材的80%以上。
【專利說明】一種改善高強(qiáng)鋁合金焊接接頭軟化問題的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地講，涉及焊接領(lǐng)域中改善高強(qiáng)鋁合金焊接接 頭軟化的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高、無磁性、良好的耐腐蝕性、低溫韌性及成形性等特 點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于各種焊接結(jié)構(gòu)中，成為理想的輕量化材料。鋁及鋁合金焊接后，存在著 不同程度的接頭軟化問題，特別是對于可熱處理強(qiáng)化的高強(qiáng)鋁合金，其焊接接頭軟化問題 尤為嚴(yán)重，其原因主要是由于焊縫和熱影響區(qū)的組織與性能在焊接高溫環(huán)境影響下發(fā)生變 化而引起的。熱影響區(qū)的軟化主要是由于在焊接高溫作用下發(fā)生"過時(shí)效"所致，即熱影響 區(qū)第二相(強(qiáng)化相）脫溶析出并集聚長大，使強(qiáng)化效果消失，形成"過時(shí)效"軟化，這也是在熔 焊條件下很難避免的。
[0003] 目前，國內(nèi)外對鋁合金焊接接頭強(qiáng)化的研究主要集中在兩個(gè)方面：一方面是從冶 金學(xué)角度考慮，通過改變焊絲的成分等方法研究和改善焊接接頭區(qū)的組織和性能，提高接 頭強(qiáng)度；另一方面是從力學(xué)角度考慮，采用時(shí)效強(qiáng)化、隨焊碾壓強(qiáng)化、擠壓強(qiáng)化、錘擊強(qiáng)化、 溫差拉伸、局部補(bǔ)強(qiáng)等方法來改善焊接接頭的性能。這些方法能在一定程度上使在焊接過 程中減弱或消失的熱處理強(qiáng)化效果得到一定恢復(fù)，但自身都存在種種不足，如采用的時(shí)效 強(qiáng)化，在一定范圍內(nèi)可提高接頭強(qiáng)度，但此種方法也易出現(xiàn)"過時(shí)效"軟化；雖焊錘擊可改 善薄板結(jié)構(gòu)焊縫及焊趾的力學(xué)性能，但需要附加裝置，控制比較復(fù)雜；溫差拉伸法生產(chǎn)效率 低，成本較高，工作環(huán)境差，不適用于封閉焊縫的焊接；局部補(bǔ)強(qiáng)可使構(gòu)件總承載能力達(dá)到 設(shè)計(jì)要求，適合于中大型構(gòu)件，小型構(gòu)件不宜使用。因此，提出一種方便高效、適用性強(qiáng)的改 善高強(qiáng)鋁合金焊接接頭軟化問題的工藝方法具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述【背景技術(shù)】論述中已有技術(shù)的不足，而提供一種方便高 效、適用性強(qiáng)的改善高強(qiáng)鋁合金焊接接頭軟化問題的方法，即采用焊后熱處理的方法來改 變焊接接頭的組織形態(tài)，從根本上提高接頭的強(qiáng)度。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案一種改善高強(qiáng)鋁合金焊接接頭抗腐蝕性能的方法，使用高強(qiáng)鋁 合金，一般是指以鋁鋅鎂銅鋁合金為系列的超硬高強(qiáng)鋁合金，例如2219鋁合金板材。
[0007] 采用焊機(jī)對該鋁合金板材進(jìn)行對接。焊接前必須對焊件和焊絲進(jìn)行表面清理(表 面拋光的鋁及鋁合金焊絲無需焊前清理或清洗)。可采用機(jī)械清理或化學(xué)清理法清除表面 油脂、污物及氧化膜，以免焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔等焊接缺陷。焊件和焊絲經(jīng)過清洗后，在存放過 程中會(huì)重新產(chǎn)生氧化膜，特別是在潮濕的環(huán)境中，因此一般應(yīng)在清理后4?8小時(shí)內(nèi)施焊。 焊接過程中采用剛性夾具將焊接的鋁板緊固在焊接工作臺(tái)上，以控制焊接變形，注意夾緊 力要適當(dāng)。焊接時(shí)，選擇合理的焊接工藝參數(shù)以保證焊接質(zhì)量。
[0008] 焊接接頭由兩塊尺寸為300mmX 150mmX8mm的2219鋁合金板材沿長邊對接焊而 成，坡口為70° V型坡口。焊機(jī)采用美國米勒公司生產(chǎn)的Dynasty700型變極性TIG焊機(jī)， 焊前先用酒精擦拭試件表面去除油污，然后用手持電動(dòng)鋼絲刷打磨去除表面氧化膜，最后 用酒精擦拭去除鋁屑。為防止鋁合金表面再次生成氧化鋁薄膜，處理完4?8小時(shí)內(nèi)進(jìn)行 焊接。焊接過程中采用剛性夾具將焊接的鋁板緊固在焊接工作臺(tái)上，以控制焊接變形，注意 夾緊力要適當(dāng)。具體焊接參數(shù)選擇如下表所示，采用先進(jìn)行定位焊，然后進(jìn)行三層焊接的方 式實(shí)施焊接。
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種改善高強(qiáng)鋁合金焊接接頭軟化問題的方法，其特征在于，使用高強(qiáng)鋁合金2219 鋁合金板材，對已經(jīng)焊接完成的鋁合金板材，立即進(jìn)行固溶處理和人工時(shí)效，其中 第一步為固溶處理，將爐子的加熱速度設(shè)為l〇°C /min，加熱到535°C后，將焊件放入加 熱爐內(nèi)，535°C下保溫30min ;保溫完成后取出，放入20- 25°C中作淬火處理；第二步為人工 時(shí)效，將淬火處理后的焊件再放入加熱爐內(nèi)，加熱爐以l〇°C /min的加熱速率加熱到175°C， 然后在這個(gè)溫度下保溫12小時(shí)，保溫完成后焊件隨爐冷卻到室溫20- 25°C，取出，即完成 人工時(shí)效處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改善高強(qiáng)鋁合金焊接接頭軟化問題的方法，其特征在 于，采用焊機(jī)對所述鋁合金板材進(jìn)行對接，焊接接頭由兩塊尺寸為300mmX150mmX8mm的 2219鋁合金板材沿長邊對接焊而成，坡口為70° V型坡口，采用先進(jìn)行定位焊，然后進(jìn)行三 層焊接的方式實(shí)施焊接，具體工藝如下： 在所述定位焊中，電流為140A，電壓為13. 0V，交流頻率為100Hz，脈沖頻率為6Hz，脈沖 峰值時(shí)間為70%，脈沖基值與峰值之比20%，保護(hù)氣體流量為15L/min ; 在所述三層焊接中，第一層電流為150A，電壓為10. 6V，交流頻率為100Hz，脈沖頻率為 6Hz，脈沖峰值時(shí)間為70%，脈沖基值與峰值之比20%，保護(hù)氣體流量為15L/min ;第二層電流 為155A，電壓為12. 9V，交流頻率為100Hz，不添加脈沖，保護(hù)氣體流量為15L/min ;第三層電 流為157A，電壓為12. 4V，交流頻率為100Hz，不添加脈沖，保護(hù)氣體流量為15L/min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改善高強(qiáng)鋁合金焊接接頭軟化問題的方法，其特征在 于，所述保護(hù)氣體采用惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，例如氬氣或者氮?dú)狻?br> 4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改善高強(qiáng)鋁合金焊接接頭軟化問題的方法，其特征在 于，焊接前必須對焊件和焊絲進(jìn)行表面清理，采用機(jī)械清理或化學(xué)清理法清除表面油脂、污 物及氧化膜，以免焊接時(shí)產(chǎn)生氣孔等焊接缺陷，在清理后4?8小時(shí)內(nèi)施焊。
【文檔編號(hào)】C22F1/04GK104233124SQ201310238270
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月17日
【發(fā)明者】王穎, 王東坡, 丁吉坤, 杜輝, 王志江 申請人:天津大學(xué)