CN104708181A - 一种铝合金空心圆环件的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金空心圆环件的焊接方法，属于焊接领域。首先，将需要焊接的铝合金空心圆环件进行去应力退火；然后在待焊部位开坡口；用钢丝球将待焊部位附近30mm范围内的氧化物及其它杂质清理干净；然后，用丙酮擦拭机械清理干净后的铝合金空心圆环件及焊丝，进行去油污处理，再在NaOH溶液及HNO3溶液中进行化学清理；将化学清洗后的铝合金空心圆环件置于焊接工装上，使对接缝隙不超过0.2mm，然后进行焊接；焊接接头完全凝固至冷却后，将铝合金空心圆环件取出，完成零件焊接。本发明通过焊前去应力退火、焊接部位彻底清理及焊接专用工装的实施，能保证焊缝质量，避免成形不良、未焊透及气孔等焊接缺陷，且工件变形小。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金空心圆环件的焊接方法，属于焊接领域。
背景技术
由于铝合金管材具有较高的比强度、重量轻，散热性能好等一系列优异的特点，其弯曲件作为结构件被广泛应用于航空、航天、舰船、汽车等领域，但对于整环，焊接是一个难题，采用传统的焊接方式主要针对直管焊接，易出现成形不良、未焊透及气孔等焊接缺陷，使焊接接头力学强度达不到使用要求，且焊接残余应力大及工件变形严重。因此需设计一种新工艺来满足铝合金空心圆环件此类产品的焊接要求，提高产品质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金空心圆环件对接的焊接方法，以解决铝合金空心圆环件焊接残余应力大、工件变形严重及焊缝质量差等难题，确保铝合金空心圆环件焊接后尺寸及焊接接头性能可以满足使用要求。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种铝合金空心圆环件的焊接方法，包括焊前去应力退火工艺、坡口准备工艺、清理工艺及焊接工艺，具体包括如下步骤：
（1）首先，将需要焊接的铝合金空心圆环件进行去应力退火；
（2）然后在待焊部位开坡口；
（3）用钢丝球将待焊部位附近30mm范围内的氧化物及其它杂质清理干净；然后，用丙酮擦拭机械清理干净后的铝合金空心圆环件及所需焊丝，进行去油污处理，再在NaOH溶液及HNO3溶液中进行化学清理；
（4）将化学清洗后的铝合金空心圆环件置于焊接工装（焊接胎具）上，使对接缝隙为0-0.2mm，然后进行焊接；
（5）焊接接头完全凝固至冷却后，将铝合金空心圆环件取出，完成零件焊接。
步骤（1）中，在去应力退火工艺中，退火温度为300-350℃，保温时间为1-2h。
步骤（2）中，在坡口准备工艺中，坡口形式为单边倒角20°，钝边1.2mm。
步骤（3）中，在清理工艺中，化学清洗具体方法是：将去油污处理后的待焊零件及焊丝浸入NaOH溶液中，5-7min后取出放入水中冲洗并清除工件表面上的NaOH残留物，然后将清洗好后的待焊零件及焊丝浸入HNO3溶液中，1-2min后取出放入水中冲洗并清除工件表面上的HNO3残留物。
所述的NaOH溶液质量浓度为9-12%，配置温度为40-50℃，HNO3溶液质量浓度为30-40%，配置温度为常温。
步骤（4）中，所述的焊接工装由上模与下模组成，上模为简单的盖板，下模带有与空心圆环件相同规格的圆环型腔，在焊缝位置放大型腔尺寸，整个焊接工装（胎具）为80°-100°圆弧段。
在焊接工艺中，接头方式为对接，采用交流熔化极氩弧焊，焊接参数为电流80-100A，保护气体采用纯度＞99.99%的氩气，气体流量为11±3升/分钟。
在焊接工艺中，采用直径规格为Ф1.0mm的铝合金焊丝，具体成分视母材而定。
本发明的优点是：本发明的铝合金空心圆环件的焊接方法，由于采取了合适的焊接前热处理，降低了工件焊接前残余应力，通过适当的焊接坡口处理，并且采用机械清理+化学清洗，将待焊部位的氧化膜等杂质进行了彻底的清理，同时采用了专用焊接工装，严格控制对接缝隙，并通过选取合适的保护气体流量、焊接电流、焊接速度的工艺参数，避免了残余应力大、工件变形严重及成形不良、未焊透及气孔等焊接缺陷，提高生产效率，保证产品质量。
附图说明
图1-1是本发明实施例1焊接工装下模示意图；图1-2为图1-1的A-A截面图。
图2-1是本发明实施例1空心圆环件焊接对接坡口示意图。
图2-2是本发明实施例1空心圆环件矩形管截面图。
图3-1是本发明实施例2焊接工装下模示意图；图3-2为图3-1的A-A截面图。
图4-1是本发明实施例2空心圆环件焊接对接坡口示意图。
图4-2是本发明实施例2空心圆环件圆形管截面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明首先对需要焊接的铝合金空心圆环件进行去应力退火，并对待焊部位开坡口及机械清理，再用丙酮对待焊接铝合金圆环件及焊丝进行去油污处理，然后在NaOH溶液及HNO3溶液中进行化学清洗，最后将清洗后圆环件固定于焊接专用工装上进行焊接。焊接工装由上模与下模组成，上模为简单的盖板，下模为带有与空心圆环件相同规格的圆环型腔，在焊缝位置放大型腔尺寸，整个焊接工装（胎具）为80°-100°圆弧段。焊接采用交流熔化极氩弧焊，焊接参数为电流80-100A，保护气体采用纯度＞99.99%的氩气，气体流量为11±3升/分钟。通过焊前去应力退火、焊接部位彻底清理及焊接专用工装的实施，能保证焊缝质量，避免成形不良、未焊透及气孔等焊接缺陷，且工件变形小。
实施例1
本实施例应用于焊接的材料为一种铝合金矩形管材圆环件，截面尺寸为14.1mm*12.1mm，壁厚为2mm，外径尺寸为Φ220mm，材质为6061铝合金。其焊接步骤如下：
1.1取一批需要焊接的铝合金矩形管材圆环件进行去应力退火，退火温度为320℃，保温时间为1h。然后在待焊部位开坡口，坡口形式为单边倒角20°，钝边1.2mm，并用钢丝球将待焊部位附近30mm范围内的氧化物及其它杂质清理干净，直至露出金属光泽。
1.2分别配置NaOH溶液及HNO3溶液，NaOH溶液质量浓度为9%，配置温度为45℃，HNO3溶液质量浓度为30%，配置温度为常温。
1.3用丙酮擦拭机械清理干净后的铝合金矩形管圆环件及所需焊丝，焊丝直径为Ф1.0mm，进行去油污处理。将去油污处理后的待焊零件及焊丝浸入NaOH溶液中，6min后取出放入水中冲洗并清除工件表面上的NaOH残留物，然后将清洗好后的待焊零件及焊丝浸入HNO3溶液中，2min后取出放入水中冲洗并清除工件表面上的HNO3残留物。
1.5待化学清洗好的铝合金矩形管材圆环件风干后，将其置于焊接专用工装上，保证对接缝隙不超过0.2mm，然后进行焊接。焊接采用交流熔化极氩弧焊，焊接参数为电流88A，保护气体采用纯度＞99.99%的氩气，气体流量为11升/分钟，焊丝选取Ф1.0mm的4043铝合金焊丝。
1.6待第一面焊缝焊接好后，翻转焊接工装，进行第二面、第三面及第四面焊缝的焊接。
1.7将焊接好的零件置于焊接工装中自然冷却，待焊接接头完全凝固后，将铝合金矩形管材圆环件取出，完成零件焊接。
在上述焊接工艺的指导下，焊接厚度为2mm的6061铝合金空心圆环件焊接质量优良，圆环的外径尺寸变形量小，焊接接头力学性能及气孔量都符合使用要求。
实施例2
本实施例应用于焊接的材料为一种铝合金圆管圆环件，截面尺寸为Φ20mm，壁厚为2.2mm，外径尺寸为Φ210mm，材质为5A02铝合金。其焊接步骤如下：
2.1取一批需要焊接的铝合金圆管圆环件进行去应力退火，退火温度为330℃，保温时间为1.5h。然后在待焊部位开坡口，坡口形式为单边倒角20°，钝边1.2mm，并用钢丝球将待焊部位附近30mm范围内的氧化物及其它杂质清理干净，直至露出金属光泽。
2.2分别配置NaOH溶液及HNO3溶液，NaOH溶液质量浓度为12%，配置温度为45℃，HNO3溶液质量浓度为40%，配置温度为常温。
2.3用丙酮擦拭机械清理干净后的铝合金圆管圆环件及所需焊丝，焊丝直径为Ф1.0mm，进行去油污处理。将去油污处理后的待焊零件及焊丝浸入NaOH溶液中，7min后取出放入水中冲洗并清除工件表面上的NaOH残留物，然后将清洗好后的待焊零件及焊丝浸入HNO3溶液中，1min后取出放入水中冲洗并清除工件表面上的HNO3残留物。
1.5待化学清洗好的铝合金圆管圆环件风干后，将其置于焊接专用工装上，保证对接缝隙不超过0.2mm，然后进行焊接。焊接采用交流熔化极氩弧焊，焊接参数为电流100A，保护气体采用纯度＞99.99%的氩气，气体流量为11升/分钟，焊丝选取Ф1.0mm的5856铝合金焊丝。
1.6焊接时采用旋转焊接工装，可对铝合金圆管圆环件实现一次焊接成形。将焊接好的零件置于焊接工装中自然冷却，待焊接接头完全凝固后，将铝合金圆管圆环件取出，完成零件焊接。
在上述焊接工艺的指导下，焊接厚度为2.2mm的5A02铝合金空心圆环件焊接质量优良，圆环的外径尺寸变形量小，焊接接头力学性能及气孔量都符合使用要求。
Claims (8)
1.一种铝合金空心圆环件的焊接方法，包括如下步骤：
（1）首先，将需要焊接的铝合金空心圆环件进行去应力退火；
（2）然后在待焊部位开坡口；
（3）用钢丝球将待焊部位附近30mm范围内的氧化物及其它杂质清理干净；然后，用丙酮擦拭机械清理干净后的铝合金空心圆环件及焊丝，进行去油污处理，再在NaOH溶液及HNO3溶液中进行化学清理；
（4）将化学清洗后的铝合金空心圆环件置于焊接工装上，使对接缝隙为0-0.2mm，然后进行焊接；
（5）焊接接头完全凝固至冷却后，将铝合金空心圆环件取出，完成零件焊接。
2.根据权利要求1所述的铝合金空心圆环件的焊接方法，其特征在于：在去应力退火中，退火温度为300-350℃，保温时间为1-2h。
3.根据权利要求1所述的铝合金空心圆环件的焊接方法，其特征在于：所述的坡口形式为单边倒角20°，钝边1.2mm。
4.根据权利要求1所述的铝合金空心圆环件的焊接方法，其特征在于：所述的化学清洗为将去油污处理后的待焊零件及焊丝浸入NaOH溶液中，5-7min后取出放入水中冲洗，然后将清洗好后的待焊零件及焊丝浸入HNO3溶液中，1-2min后取出放入水中冲洗。
5.根据权利要求4所述的铝合金空心圆环件的焊接方法，其特征在于：所述的NaOH溶液质量浓度为9-12%，配置温度为40-50℃，HNO3溶液质量浓度为30-40%，配置温度为常温。
6.根据权利要求1所述的铝合金空心圆环件的焊接方法，其特征在于：所述的焊接工装由上模与下模组成，上模为盖板，下模带有与空心圆环件相同规格的圆环型腔，在焊缝位置放大型腔尺寸，整个焊接工装为80°-100°圆弧段。
7.根据权利要求1所述的铝合金空心圆环件的焊接方法，其特征在于：在焊接时，接头方式为对接，采用交流熔化极氩弧焊，焊接参数为电流80-100A，保护气体采用纯度＞99.99%的氩气，气体流量为11±3升/分钟。
8.根据权利要求1所述的铝合金空心圆环件的焊接方法，其特征在于：所述的焊接采用直径为1.0mm的铝合金焊丝，具体成分视母材而定。
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