CN103603002A

CN103603002A - 一种能够实现6xxx系铝合金无缺陷直流正极性焊的表面去膜剂

Info

Publication number: CN103603002A
Application number: CN201310567415.2A
Authority: CN
Inventors: 曲文卿; 王磊; 牟国倩; 庄鸿寿
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2014-02-26

Abstract

本发明公开了一种能够实现6XXX系铝合金无缺陷直流正极性焊的表面去膜剂，其特征是所述表面去膜剂是由LiF、NaF、MgF₂、AlF₃、KAlF₄、K₂SiF₅等多种氟化物组成，氟化物的颗粒度均小于10μm。焊前首先采用无水乙醇将所述表面去膜剂混合均匀，喷涂在铝合金表面待焊部位，然后采用直流正极性TIG焊方法实施焊接。本发明的表面去膜剂具有良好地去除6XXX系铝合金表面氧化膜和焊缝中气孔缺陷的作用，可以实现6XXX系铝合金的直流正极性TIG焊，获得无气孔缺陷的性能优良的焊接接头，此外焊接电流相对于交流焊工艺大大降低，有效改善了热影响区软化现象，提高了焊接生产率，降低了能源消耗。

Description

一种能够实现6XXX系铝合金无缺陷直流正极性焊的表面去膜剂

技术领域

本发明属于焊接领域，涉及一种表面去膜剂。具体是指一种在TIG焊焊接过程中能够有效去除6XXX系铝合金表面氧化膜，而实现铝合金直流正极性焊接的新型焊剂，该焊剂还可以有效地去除焊接气孔缺陷。

背景技术

6XXX系铝合金是航空航天领域中重要的结构材料之一，铝合金TIG焊必须采用交流方式，原因是铝合金表面氧化膜只能通过交流TIG焊接利用阴极雾化现象来去除，而6XXX系铝合金交流TIG焊存在着以下问题：焊接熔深小、热影响区软化、容易产生气孔等。为改善这些问题，发展了方波交流TIG焊、变极性TIG焊和变极性等离子弧焊等方法，但这些方法都摆脱不了交流焊过程的稳定问题和背面成形问题，如对于变极性等离子焊接技术在单面焊双面成形过程中要想获得良好的焊接质量，必须要实现穿孔效应，对工艺要求非常苛刻。

理想的解决方法应当是采用直流焊接方式，利用直流焊接电弧稳定，并且铝合金为正极时发热量大、钨极为负极时发热量小、载流能力大的特点，有效增大铝合金母材的焊接熔深，稳定焊接过程，减小焊接热输入，改善热影响区软化现象，从而达到良好的焊接质量。但直流电弧焊铝合金时，关键问题是如何去除铝合金表面氧化膜。一种铝合金直流焊方式是采用氦弧焊，但是氦气价格比氩气昂贵的多，另外一种方式是采用直流反极性，但是由于此时钨极为正极发热量大，载流能力小，且容易发生钨极过热熔化的现象。近年来，国内外还开发了一种采用活性剂来增大焊接熔深的研究，仍然采用交流焊接方式，没有解决交流弧焊的不稳定性以及由此带来的缺陷等问题。

为此本发明提出一种能够实现6XXX系铝合金直流正极性焊接的新型焊剂，该焊剂能够在焊接过程中有效去除表面氧化膜，并且还可以去除焊接气孔缺陷。它的特点是：1能够有效去除6XXX系铝合金表面氧化膜，成功地实现了直流正极性焊接；2、能够吸收熔池中的氢，加上直流电弧稳定性好，从而可以可减少焊缝中气孔缺陷；3、有效减小焊接热输入，改善热影响区软化现象。

发明内容

本发明是提供一种能够实现6XXX系铝合金无缺陷直流正极性焊的表面去膜剂。焊前首先采用无水乙醇将表面去膜剂混合均匀，喷涂在6XXX系铝合金待焊部位表面，然后采用直流正极性TIG焊来焊接6XXX系铝合金，可以获得无气孔缺陷的性能优良的接头；此外本发明可以实现6XXX系铝合金材料的单面焊双面成型，焊接电流相对于交流焊工艺大大降低，有效地改善了热影响区软化现象，提高了焊接生产率，降低了能源消耗。

本发明提出的表面去膜剂由LiF、NaF、MgF₂、AlF₃、KAlF₄、K₂SiF₅等其中的任何一种和多种化合物的组合，氟化物的颗粒度均小于10μm，氟化物的颗粒度均小于10μm。

一种是以LiF为基，添加AlF₃、MgF₂、K₂SiF₅等化合物，其中LiF的含量为50～70%（重量百分比），AlF₃的含量为10～20%，MgF₂的含量为10～15%，K₂SiF₅的含量为10～15%。

一种是以AlF₃为基，添加NaF、MgF₂、KAlF₄等化合物，其中AlF₃的含量为50～70%（重量百分比），NaF的含量为10～20%，MgF₂的含量为5～10%，KAlF₄的含量为15～20%。

一种是以K₂SiF₅为基，添加LiF、MgF₂、AlF₃、KAlF₄，其中K₂SiF₅的含量为30～60%（重量百分比），LiF的含量为15～20%,MgF₂的含量为10～20%,AlF₃的含量为10～20%，KAlF₄的含量为5～10%。

一种是以KAlF₄为基，添加LiF、NaF、MgF₂等氟化物，其中KAlF₄的含量为40～65%（重量百分比），LiF的含量为20～30%，NaF的含量为10～15%，MgF₂的含量为5～15%。

本发明所涉及的一种能够实现6XXX系铝合金无缺陷直流正极性焊的表面去膜剂的优点在于：1、焊接过程中能够有效地去除铝合金表面氧化膜，成功地实现了6XXX系铝合金的直流正极性焊接；2、能够有效吸收熔池中的氢，加上直流电弧稳定性好，从而可以实现无气孔缺陷的焊接接头；3、可以实现6XXX系铝合金单面焊双面成型，焊接电流相对于交流焊工艺大大降低，有效改善了热影响区软化现象，并且提高了焊接生产率，降低了能源消耗。4、材料价格便宜，且无需昂贵的焊接设备，具有成本低廉，经济性好。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种能够实现6XXX系铝合金无缺陷直流正极性焊的表面去膜剂，其特征在于：所述表面去膜剂是LiF、NaF、MgF₂、AlF₃、KAlF₄、K₂SiF₅等其中的任何一种或任何多种氟化物的组合。氟化物的颗粒度均小于10μm。焊前首先采用无水乙醇将表面去膜剂混合均匀，喷涂在6XXX系铝合金待焊部位表面，然后采用直流正极性TIG焊来焊接6XXX系铝合金，可以获得无气孔缺陷的性能优良的接头。

本发明的6XXX系铝合金的直流活性焊接方法实施步骤如下，

步骤一，按配比成分均匀混合表面去膜剂；

步骤二，用无水乙醇调和表面去膜剂；

步骤三，焊接前对铝铜系合金表面进行清洗；

步骤四，用毛刷或喷壶在铝合金表面待焊部位均匀敷上一层表面去膜剂，以盖住原来的铝合金颜色为宜；

步骤五，采用TIG焊直流正极性方式进行6XXX系铝合金的焊接；

步骤六，焊后将焊缝表面的表面去膜剂残渣去除。

本发明的表面去膜剂具有良好地去除6XXX系铝合金表面氧化膜和焊缝中气孔缺陷的作用，从而实现6XXX系铝合金的直流正极性TIG焊，获得无气孔缺陷的性能优良的焊接接头。

实施例1：厚度为4mm的6063铝合金的直流正极性TIG焊

按配比称重LiF、NaF、MgF₂、AlF₃、KAlF₄、K₂SiF₅，各氟化物的颗粒度均小于10μm，混合均匀，用无水乙醇调合成糊状。焊接前对6063铝合金表面进行清洗，然后用毛刷均匀地刷涂在化学清洗过的6063铝合金对接待焊表面。采用TIG直流正极性焊接方式对4mm厚的6063铝合金板材进行对接焊接，焊丝采用ER4043，直径2.0mm，焊接结束后进行缺陷检测。

具体配比成分、焊接参数和焊接接头的平均拉伸强度见下表：

实施例2：厚度为3mm的6005铝合金的直流焊接

按配比称重LiF、NaF、MgF₂、AlF₃、KAlF₄、K₂SiF₅，各氟化物的颗粒度均小于10μm，混合均匀，用无水乙醇调合成糊状。焊接前对6005铝合金表面进行清洗，然后用毛刷均匀地刷涂在化学清洗过的6005铝合金对接待焊表面。采用TIG直流正极性焊接方式对3mm厚的6005铝合金板材进行对接焊接，焊丝采用5356，直径2.0mm，焊接结束后进行缺陷检测。

实施例3：厚度为6mm的6082铝合金的直流焊接

按配比称重LiF、NaF、MgF₂、AlF₃、KAlF₄、K₂SiF₅，各氟化物的颗粒度均小于10μm，混合均匀，用无水乙醇调合成糊状。焊接前对6082铝合金表面进行清洗，然后用毛刷均匀地刷涂在化学清洗过的6082铝合金对接待焊表面。采用TIG直流正极性焊接方式对6mm厚的6082铝合金板材进行对接焊接，焊丝采用5087，直径2.0mm，焊接结束后进行缺陷检测。

Claims

1.一种能够实现6XXX系铝合金无缺陷直流正极性焊的表面去膜剂，其特征在于：

所述表面去膜剂是由LiF、NaF、ZnF₂、CaF₂、AlF₃、KAlF₄、K₃AlF₆、K₂SiF₅等多种氟化物组成，氟化物的颗粒度均小于10μm。

2.根据权利要求1所述的一种能够实现6XXX系铝合金无缺陷直流正极性焊的表面去膜剂，其特征在于：所述表面去膜剂采用无水乙醇均匀混合后，焊前喷涂在铝合金待焊部位表面，然后采用直流正极性TIG焊方法焊接6XXX系铝合金。

3.根据权利要求1所述的一种能够实现6XXX系铝合金无缺陷直流正极性焊的表面去膜剂，其特征在于：以LiF为基，添加AlF₃、MgF₂、K₂SiF₅等化合物，其中LiF的含量为50～70%（重量百分比），AlF₃的含量为10～20%，MgF₂的含量为10～15%，K₂SiF₅的含量为10～15%。

4.根据权利要求1所述的一种能够实现6XXX系铝合金无缺陷直流正极性焊的表面去膜剂，其特征在于：以AlF₃为基，添加NaF、MgF₂、KAlF₄等化合物，其中AlF₃的含量为50～70%（重量百分比），NaF的含量为10～20%，MgF₂的含量为5～10%，KAlF₄的含量为15～20%。

5.根据权利要求1所述的一种能够实现6XXX系铝合金无缺陷直流正极性焊的表面去膜剂，其特征在于：以K₂SiF₅为基，添加LiF、MgF₂、AlF₃、KAlF₄，其中K₂SiF₅的含量为30～60%（重量百分比），LiF的含量为15～20%,MgF₂的含量为10～20%,AlF₃的含量为10～20%，KAlF₄的含量为5～10%。

6.根据权利要求1所述的一种能够实现6XXX系铝合金无缺陷直流正极性焊的表面去膜剂，其特征在于：以KAlF₄为基，添加LiF、NaF、MgF₂等氟化物，其中KAlF₄的含量为40～65%（重量百分比），LiF的含量为20～30%，NaF的含量为10～15%，MgF₂的含量为5～15%。

7.根据权利要求1所述的一种能够实现6XXX系铝合金无缺陷直流正极性焊的表面去膜剂，其特征在于：所述表面去膜剂能够成功实现6XXX系铝合金的直流正极性TIG焊，且焊缝中没有任何气孔缺陷。