CN104259666B - 一种铝合金激光-tig复合填丝焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金激光-TIG复合填丝焊接方法。包括焊接前铝合金开V型坡口，而后将V型坡口铝合金无间隙对接，焊丝直径为1.0～1.4mm；及焊接时激光、TIG焊枪和送丝嘴同时提升，控制第1层和第2层焊接工艺参数相同，控制第3层至最后一层焊接工艺参数相同，进行5～7层填丝焊接，最终实现铝合金的激光-TIG复合填丝焊接成形。本发明通过多层填丝有效降低了激光功率和TIG电流，可以最大程度保证铝合金焊接过程获得小热影响区焊接接头，有效避免出现焊接缺陷；通过精确控制层间温度和层间提升高度，有效控制铝合金在多层焊接过程中氧化层区域范围，实现4～6mm厚度铝合金的多层复合填丝稳定的焊接。

Description

一种铝合金激光-TIG复合填丝焊接方法
技术领域
本发明属于集成电路产业用铝合金的焊接成形技术领域，涉及一种铝合金激光-TIG复合填丝焊接方法。适用于中厚板铝合金材料，复合填丝多层焊接成形。
背景技术
近年来随着集成电路装备制造业的飞速发展，IC装备及其它半导体装备中众多大型中厚铝合金零部件的作用和地位日益凸显，其高效、节能、近无缺陷的焊接成形技术已成为中厚铝合金零部件制造的关键技术之一，特别是铝合金焊接结构的热影响区范围以及缺陷出现概率直接关系铝合金零部件的稳定性和可靠性。
目前中厚铝合金采用的先进焊接方法主要以激光-TIG复合填丝焊接为主：
(1)王波，冉国伟，薛国玉，高强铝合金激光辅助TIG电弧复合焊接工艺及接头性能[J]，焊接技术，2012年41卷第7期22-26页，公开了一种高强铝合金激光辅助TIG电弧复合填丝焊接方法，采用500W激光和350ATIG电流，实现了6mm铝合金的焊接，但该方法使用的激光功率和TIG电流较大，在焊缝处会产生较大的热影响区，易导致缺陷生成。
(2)冉国伟，宋永伦，闫思博，林江波，2219铝合金复合热源焊接工艺及接头性能[J]，焊接学报，2011年32卷第9期25-29页，公开了一种2219铝合金激光-TIG复合热源填丝焊接方法，采用500W激光和410A/405ATIG电流，实现了6mm2219铝合金的焊接，但该方法使用的TIG电流过大，使得焊接过程极易不稳定，而且过大的能量输入使得氧化层区域扩大，降低了激光-TIG复合焊接能量效率和稳定性。
发明内容
为解决目前激光-TIG复合填丝焊接中厚铝合金过程所带来的问题，本发明提供一种铝合金激光-TIG复合填丝焊接方法，它是采用激光-TIG复合填丝对4～6mm厚度铝合金进行多层填丝焊接，有效降低激光功率和TIG电流，实现稳定、小热影响区和近无缺陷的中厚铝合金激光-TIG复合填丝焊接。
本发明所采用的技术方案如下：
一种铝合金激光-TIG复合填丝焊接方法，包括以下步骤：
步骤一：焊接前铝合金开V型坡口，而后将V型坡口铝合金无间隙对接，焊丝直径1.0～1.4mm。
步骤二、焊接时激光、TIG焊枪和送丝嘴同时提升，控制第1层和第2层焊接工艺参数相同，控制第3层至最后一层焊接工艺参数相同，进行5～7层填丝焊接，最终实现铝合金的激光-TIG复合填丝焊接成形。
步骤一中所述的铝合金厚度为4～6mm，所开V型坡口深度H为2.5～3.5mm，单边角度α为42～45°。
步骤二所述的焊接工艺参数为层间温度、层间提升高度、激光功率、TIG电流。所述的第1层和第2层层间温度范围为300～330°、层间提升高度范围为0.48～0.53mm、激光功率范围为400～450W、TIG电流范围为150～160A。
所述的第3层至最后一层层间温度范围为270～290°、层间提升高度范围为0.35～0.45mm、激光功率范围为350～380W、TIG电流范围为140～145A。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明通过多层填丝有效降低了激光功率和TIG电流，可以最大程度保证铝合金焊接过程获得小热影响区焊接接头，最大程度避免出现焊接缺陷。
2.本发明通过精确控制层间温度和层间提升高度，可以最大程度控制铝合金在多层焊接过程中氧化层区域范围，保证激光-TIG复合焊接效率，有利于获得稳定的焊接接头。
3.本发明利用小激光功率和小TIG电流输入实现了4～6mm厚度铝合金的多层复合填丝焊接，可以有效减小热影响区范围，避免焊接缺陷，有利于控制氧化层区域范围，获得稳定的焊接接头。
附图说明
图1本发明的焊接过程示意图。
图2本发明的铝合金坡口示意图。
图中：1.铝合金，2.焊丝，3.激光，4.TIG焊枪，5.送丝嘴。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明进行举实例详细说明：
实施例1：以5mm厚6061铝合金1为例，焊接前将5mm厚6061铝合金1开V型坡口，V型坡口深度H为3mm，单边角度α为45°；将开好V型坡口的5mm厚6061铝合金无间隙对接，选择直径1.2mm焊丝2；调整激光3、TIG焊枪4和送丝嘴5相对位置，实现激光3、TIG焊枪4和送丝嘴5同时提升。
填丝焊接第1层焊接工艺参数激光功率450W，TIG电流150A，层间温度310°，层间提升高度0.5mm；第2层与第1层焊接工艺参数相同，激光功率450W，TIG电流150A，层间温度310°，层间提升高度为0.5mm；第3层激光功率380W，TIG电流145A，层间温度280°，层间提升高度为0.45mm；第4、第5和第6层与第3层焊接工艺参数相同，激光功率380W，TIG电流145A，层间温度280°，层间提升高度为0.45mm，通过填加6层焊丝2实现5mm厚6061铝合金1的稳定、小热影响区和近无缺陷激光-TIG复合填丝焊接。
实施例2：以4mm厚6061铝合金1为例，焊接前将4mm厚6061铝合金1开V型坡口，V型坡口深度H为2.5mm，单边角度α为42°；将开好V型坡口的4mm厚6061铝合金无间隙对接，选择直径1.0mm焊丝2；调整激光3、TIG焊枪4和送丝嘴5相对位置，实现激光3、TIG焊枪4和送丝嘴5同时提升。
填丝焊接第1层焊接工艺参数激光功率400W，TIG电流160A，层间温度300°，层间提升高度0.48mm；第2层与第1层焊接工艺参数相同；第3层激光功率350W，TIG电流140A，层间温度270°，层间提升高度为0.35mm；第4、第5和第6层与第3层焊接工艺参数相同；通过填加6层焊丝2实现4mm厚6061铝合金1的稳定、小热影响区和近无缺陷激光-TIG复合填丝焊接。
实施例3：以6mm厚6061铝合金1为例，焊接前将6mm厚6061铝合金1开V型坡口，V型坡口深度H为3.5mm，单边角度α为43°；将开好V型坡口的6mm厚6061铝合金无间隙对接，选择直径1.4mm焊丝2；调整激光3、TIG焊枪4和送丝嘴5相对位置，实现激光3、TIG焊枪4和送丝嘴5同时提升。
填丝焊接第1层焊接工艺参数激光功率430W，TIG电流155A，层间温度330°，层间提升高度0.53mm；第3层激光功率380W，TIG电流145A，层间温度290°，层间提升高度为0.45mm；第4、第5和第6层与第3层焊接工艺参数相同；通过填加6层焊丝2实现6mm厚6061铝合金1的稳定、小热影响区和近无缺陷激光-TIG复合填丝焊接。
以上所述实例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种铝合金激光-TIG复合填丝焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：焊接前铝合金(1)开V型坡口，而后将V型坡口铝合金无间隙对接，焊丝(2)直径为1.0～1.4mm；所述铝合金(1)厚度为4～6mm，所开V型坡口深度H为2.5～3.5mm，单边角度α为42～45°；
步骤二：焊接时激光(3)、TIG焊枪(4)和送丝嘴(5)同时提升，控制第1层和第2层焊接工艺参数相同，控制第3层至最后一层焊接工艺参数相同，所述的焊接工艺参数为层间温度、层间提升高度、激光功率、TIG电流；进行5～7层填丝焊接，最终实现铝合金的激光-TIG复合填丝焊接成形。
2.按照权利要求1所述的铝合金激光-TIG复合填丝焊接方法，其特征在于：所述的第1层和第2层层间温度范围为300～330°，层间提升高度范围为0.48～0.53mm，激光功率范围为400～450W，TIG电流范围为150～160A。
3.按照权利要求1所述的铝合金激光-TIG复合填丝焊接方法，其特征在于：所述的第3层至最后一层层间温度范围为270～290°、层间提升高度范围为0.35～0.45mm、激光功率范围为350～380W、TIG电流范围为140～145A。
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