CN103223547B - 铝/钢异种金属tig电弧熔钎焊双热丝系统及焊接方法 - Google Patents

铝/钢异种金属tig电弧熔钎焊双热丝系统及焊接方法 Download PDF

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Abstract

一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊用双热丝系统，包括高频电源、双孔送丝嘴、感应加热线圈、固定套筒、双孔陶瓷管和保护气接入管，感应加热线圈套在双孔陶瓷管外部，二者同轴，感应加热线圈的首末端分别连接高频电源的两个输出端，双孔陶瓷管的紧固在固定套筒内部，两个焊丝分别从双孔陶瓷管一端的两孔分别穿入，经过双孔陶瓷管通过双孔送丝嘴穿出。采用如上所述的一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊用双热丝系统来加热两个焊丝，通过使用热丝来降低焊接电流，通过调整两个焊丝直径及送丝位置来获得更稳定的焊缝正反面成形；通过送入相同或者不同种类铝合金焊丝控制接头性能。本发明能够获得成形稳定、综合性能良好的铝-钢连接接头。

Description

铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊双热丝系统及焊接方法
技术领域
本发明涉及一种焊接技术，具体涉及一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊双热丝系统及焊接方法。
背景技术
随着节能环保的需求不断增加，在汽车和航空航天等领域，设计者们更多的希望采用铝钢复合结构来取代传统的钢结构。因此，铝钢的连接问题一直是研究领域的热点。然而，铝钢连接一直焊接领域的难点问题，一方面由于它们物理性能的明显差异，如比重、熔点、热导率和膨胀系数等等；最重要的是二者容易生成多种脆性金属间化合物，严重降低接头性能。研究人员采用了很多先进的焊接方法以期获得优质的铝钢连接接头，包括扩散焊、摩擦焊、搅拌摩擦焊、钎焊、激光焊、激光碾压焊、电弧熔-钎焊等等。其中TIG电弧熔-钎焊是以钨极电弧为热源对母材及填充材料进行加热，填充材料与铝合金为熔焊结合、与钢为钎焊结合，焊接过程兼备熔焊和钎焊的双重特点。该方法应用范围广、使用简单方便、成本低，近年来在铝-钢连接领域受到重点关注。然而，TIG电弧熔钎焊与激光、电子束等焊接方法相比，热输入相对较大，金属间化合物生长较快，性能不够理想。如何控制金属间化合物的生长成为获得优质接头的关键。传统方法大多采用过渡层，如Ag，Cu，Ni，一方面工艺复杂、成本高，另一方面效果也不理想。此外，选用一些合适的铝合金焊丝，通过其中合金元素的作用，可在一定程度上提高接头强度，但接头脆性依然很大。由于金属间化合物的生长对界面反应温度和反应时间最为敏感，所以在保证成形的前提下，控制界面温度场是最为有效的方法，如果能够结合温度场的降低再进一步优化合金元素的作用，效果将更加理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊双热丝系统及焊接方法获得铝-钢异种金属连接接头。通过使用热丝来降低焊接电流，进而控制界面温度场及化合物生长；通过调整焊丝直径及送丝位置来获得更稳定的成形；通过送入相同或者不同种类铝合金焊丝来调控接头组织，进而控制接头性能。
本发明的目的是这样实现的：一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊用双热丝系统，包括高频电源、双孔送丝嘴、感应加热线圈、固定套筒、双孔陶瓷管和保 护气接入管，感应加热线圈套在双孔陶瓷管外部，二者同轴，感应加热线圈的首末端分别连接高频电源的两个输出端，双孔陶瓷管的紧固在固定套筒内部，双孔送丝嘴与固定套筒的一端通过螺纹连接，固定套筒的另外一端与保护气接入管连接，双孔送丝嘴的两个孔与双孔陶瓷管的两个孔同轴并相对应，两个焊丝分别从双孔陶瓷管一端的两孔分别穿入，经过双孔陶瓷管通过双孔送丝嘴穿出。
本发明还具有如下特征：
1、一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊方法，采用如上所述的一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊用双热丝系统来加热两个焊丝，通过使用热丝来降低焊接电流，进而控制铝钢钎焊界面温度场及化合物生长；通过调整两个焊丝直径及送丝位置来获得更稳定的焊缝正反面成形；通过送入相同或者不同种类铝合金焊丝控制接头性能。
2、选择型号为ER1100纯铝焊丝或ER2319铝铜合金焊丝，或二者混合，焊丝直径为0.8-1.6mm。
3、结合送丝速度0.5-3m/min，热丝温度控制在300-400℃。
4、加热焊丝与引燃电弧同时进行。
采用本发明及其方法能够获得成形稳定、综合性能良好的铝-钢连接接头，为铝-钢TIG熔钎焊在工业生产中的进一步应用奠定了基础。
附图说明
图1为本发明的铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊用双热丝系统结构图；
图2为采用本发明的系统得到的焊缝正反面成形图；
图3为本发明中不同的送丝方式示意图；
图4为本发明中不同焊丝搭配得到的接头力学性能对比图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊用双热丝系统，包括高频电源、双孔送丝嘴2、感应加热线圈3、固定套筒4、双孔陶瓷管5和保护气接入管6，感应加热线圈3套在双孔陶瓷管5外部，二者同轴，感应加热线圈3的首末端分别连接高频电源的两个输出端，双孔陶瓷管5的紧固在固定套筒内部4， 双孔送丝嘴2与固定套筒4的一端通过螺纹连接，固定套筒4的另外一端与保护气接入管6连接，双孔送丝嘴2的两个孔与双孔陶瓷管5的两个孔同轴并相对应，两个焊丝1分别从双孔陶瓷管5一端的两孔分别穿入，经过双孔陶瓷管5通过双孔送丝嘴2穿出。采用该系统的一种双热丝填充的TIG电弧熔钎焊方法：采用前送丝方式，送丝速度0.5-3m/min，焊丝在送入熔池前，通过高频感应热丝系统进行加热，温度以300-400℃为宜。热丝温度过低不能有效的减小焊接电流，温度过高则铝合金焊丝接近于半熔化状态，不能够连续稳定送出。
实施例2：
采用本发明的系统来加热两个焊丝，通过使用热丝来降低焊接电流，进而控制铝钢钎焊界面温度场及化合物生长；通过调整两个焊丝直径及送丝位置来获得更稳定的焊缝正反面成形；通过送入相同或者不同种类铝合金焊丝来调控接头组织，进而控制接头性能。
如图2所示，采用本发明的系统进行铝-钢对接焊实验，母材：5A06铝合金和SUS321奥氏体不锈钢，板厚3.0mm，不锈钢侧采用30°、铝侧采用45°V型坡口，不锈钢坡口处刷涂钎剂，采用一粗一细、一高一低的送丝方式，交流方波TIG电源，电流85A，占空比70％，频率100Hz。实验结果表明，采用本发明方法可获得非常理想的正反面成形。
实施例3：
如图3所示，本发明可有不同的送丝方式，可选择相同直径或不同直径的焊丝，焊丝的高低也可根据实际情况进行调节。焊接薄板时可选用平行送进的两根细丝，而焊接大于3.0mm的试板，则可选用一粗一细、一高一低的送丝方式。
实施例4：
如图4所示，不同焊丝搭配得到的接头力学性能对比图，本发明可送相同种类或不同种类的焊丝。根据实际情况可选择ER1100、ER2319的焊丝进行搭配。其中ER1100填充接头韧性较好，ER2319填充接头强度较高，二者搭配的接头综合力学性能较高。焊丝直径为0.8-1.6mm。

Claims (5)

1.一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊用双热丝系统，其特征在于：包括高频电源、双孔送丝嘴(2)、感应加热线圈(3)、固定套筒(4)、双孔陶瓷管(5)和保护气接入管(6)，感应加热线圈(3)套在双孔陶瓷管(5)外部，二者同轴，感应加热线圈(3)的首末端分别连接高频电源的两个输出端，双孔陶瓷管(5)紧固在固定套筒(4)内部，双孔送丝嘴(2)与固定套筒(4)的一端通过螺纹连接，固定套筒(4)的另外一端与保护气接入管(6)连接，双孔送丝嘴(2)的两个孔与双孔陶瓷管(5)的两个孔同轴并相对应，两个焊丝(1)分别从双孔陶瓷管(5)一端的两孔分别穿入，经过双孔陶瓷管(5)通过双孔送丝嘴(2)穿出。
2.一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊用双热丝系统来加热两个焊丝，通过使用热丝来降低焊接电流，进而控制铝钢钎焊界面温度场及化合物生长；通过调整两个焊丝直径及送丝位置来获得更稳定的焊缝正反面成形；通过送入相同或者不同种类铝合金焊丝来控制接头性能。
3.根据权利要求2所述的一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊方法，其特征在于：选择型号为ER1100纯铝焊丝或ER2319铝铜合金焊丝，或二者混合，焊丝直径为0.8-1.6mm。
4.根据权利要求2所述的一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊方法，其特征在于：结合送丝速度0.5-3m/min，热丝温度控制在300-400℃。
5.根据权利要求2所述的一种铝/钢异种金属TIG电弧熔钎焊方法，其特征在于：加热焊丝与引燃电弧同时进行。
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