CN106216818A - 大厚度铝合金的窄间隙mig焊接方法 - Google Patents

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夏佩云
沈浩然
汤化伟
崔凡
高嘉爽
郭立杰
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Abstract

本发明的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法包括：1）加工窄间隙焊接坡口；2）预设反变形，进行定位焊接；3）工件预热；4）采用窄间隙MIG焊枪进行打底焊道焊接；5）继续完成后续焊道的焊接。本发明的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法通过采用窄间隙MIG焊枪，可以实现小间隙坡口的大厚度铝合金厚板的焊接，焊前坡口机加工量及焊接过程材料填充量均明显减少，可有效降低生产成本，提高生产效率；由于窄间隙焊接坡口的坡口面积急剧减小，焊接过程的整体热输入降低，热影响范围变小，焊接接头的残余应力和焊接变形均显著减小，有利于提高焊接接头的力学性能。

Description

大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接领域，具体涉及一种大厚度铝合金的窄间隙MIG（Metal Inert-Gas Welding，熔化极惰性气体保护焊）焊接方法。
背景技术
随着焊接结构的大型化，厚板以及超厚板铝合金焊接结构在航空航天、海洋、压力容器以及船舶等领域的应用越来越广泛，高质量、高效焊接技术是厚板铝合金结构制造的关键技术。随着焊接厚度的不断增加，传统的熔化焊法表现出了很大的局限性和不适用性，最大的缺点是由于厚板坡口面积急剧加大，导致焊接工作量成倍增加，生产效率低，消耗焊材多，焊接成本高，而且热输入量大、热影响区宽、晶粒粗大，在厚板大拘束度和大量填充金属凝固收缩力的共同作用下，焊接接头存在较大的残余应力和焊接变形，焊接接头力学性能低，容易产生裂纹等焊接缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，生产效率高、成本低、焊接质量高。
为了达到上述的目的，本发明提供一种大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，包括如下步骤：1）加工窄间隙焊接坡口；所述窄间隙焊接坡口的顶部间隙小于18mm；2）预设反变形，进行定位焊接；3）工件预热；4）采用窄间隙MIG焊枪进行打底焊道焊接；所述窄间隙MIG焊枪包括焊接喷嘴，置于所述焊接喷嘴内的导电嘴，与所述导电嘴连接的导电杆，与所述导电杆连接的焊枪控制模块，置于所述导电嘴及导电杆内的焊丝，所述焊丝伸出所述导电嘴外；所述焊接喷嘴的外径尺寸为10 mm～12mm；所述导电嘴一端部弯曲；5）继续完成后续焊道的焊接。
上述大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其中，所述步骤1）中，所述窄间隙焊接坡口钝边的尺寸为2mm～3mm，坡口底部间隙为9mm～12mm，坡口顶部间隙为14 mm ～18mm。
上述大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其中，所述步骤2）中，反变形之后坡口顶部间隙在20mm～30mm之间。
上述大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其中，所述步骤3）中，工件预热温度在80℃～100℃范围内。
上述大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其中，所述步骤4）中，所述焊接喷嘴伸入坡口内底部，在焊枪控制模块的带动下，所述导电嘴一端弯曲，在坡口内作往复式旋转摆动，当所述导电嘴摆动到极限位置时，所述焊丝的端头距坡口内部侧壁的距离在1 mm～2mm范围内并停留0.1s～0.5s。
上述大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其中，所述步骤4）中，所述导电嘴的内径比所述焊丝的直径大0.2 mm～0.5mm。
上述大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其中，所述步骤5）中，后续焊道的焊接采用单道多层方式进行。上述大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其中，所述步骤5）中，层间焊接温度控制在130℃～160℃范围内。
与现有技术相比，本发明的技术有益效果是：
本发明的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法通过采用窄间隙MIG焊枪，可以实现小间隙坡口的大厚度铝合金厚板的焊接，焊前坡口机加工量小，采用单道多层方式完成焊接，焊接过程材料填充量明显减少，可有效降低生产成本，提高生产效率；由于窄间隙焊接坡口的坡口面积急剧减小，焊接过程的整体热输入降低，热影响范围变小，焊接接头的残余应力和焊接变形均显著减小，有利于提高焊接接头的力学性能。
附图说明
本发明的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法由以下的实施例及附图给出。
图1是本发明较佳实施例中窄间隙焊接坡口的示意图。
图2是本发明较佳实施例的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法的示意图。
具体实施方式
以下将结合图1～图2对本发明的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法作进一步的详细描述。
本发明的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法用于厚度大于等于40mm的铝合金厚板，尤为适用于厚度在40mm～110mm范围内的铝合金厚板。
本发明较佳实施例的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法包括如下步骤：
1）加工窄间隙焊接坡口；
本发明加工的焊接坡口为窄间隙焊接坡口，所述窄间隙焊接坡口是指坡口顶部间隙小于18mm的焊接坡口；
图1所示为本实施例中窄间隙焊接坡口的示意图，如图1所示，本实施例的窄间隙焊接坡口，其坡口钝边1的尺寸为2mm～3mm，坡口底部间隙2为9mm～12mm，坡口顶部间隙3为14mm ～18mm；优选地，坡口钝边1的尺寸为2.5mm，坡口底部间隙2为10mm，坡口顶部间隙3为16mm；
2）预设反变形，进行定位焊接；
要求反变形之后坡口顶部间隙4在20mm～30mm之间，如图2所示；优选地，反变形之后坡口顶部间隙4为25mm；
3）工件预热；
工件预热温度在80℃～100℃范围内；优选地，工件预热温度为85℃；
4）采用窄间隙MIG焊枪5进行打底焊道焊接；
参见图2，本实施例的窄间隙MIG焊枪5包括焊接喷嘴6，置于所述焊接喷嘴6内的导电嘴7，与所述导电嘴7连接的导电杆10，与所述导电杆10连接的焊枪控制模块，置于所述导电嘴7及导电杆10内的焊丝8，所述焊丝8伸出所述导电嘴7外；所述焊接喷嘴6的外径尺寸为10mm～12mm；所述导电嘴7一端部弯曲（即该端部弯曲一定角度），所述导电嘴7的内径比所述焊丝8的直径大0.2 mm～0.5mm；
本实施例的窄间隙MIG焊枪5，其焊接喷嘴6的外径尺寸针对窄间隙焊接坡口进行专门设计，使焊接喷嘴6可伸入反变形之后的坡口内；导电嘴7通过导电杆10与焊枪控制模块连接，在焊枪控制模块的带动下，导电嘴7可在坡口内作往复式旋转摆动，且导电嘴7的一端部呈弯曲状态，焊接时可充分照顾到坡口内部侧壁；本实施例中，导电嘴7在坡口内作往复式旋转摆动时，当导电嘴7摆动到极限位置时，焊丝8的端头距坡口内部侧壁9的距离应在1 mm～2mm范围内并停留0.1s～0.5s;
优选地，喷嘴6的外径尺寸为12mm；导电嘴7的内径比焊丝8的直径大0.4mm；导电嘴7摆动到极限位置时，焊丝8的端头距坡口内部侧壁9的距离为1.5mm，停留0.3s；
5）继续完成后续焊道的焊接；
与现有技术的多层多道焊接方式不同，本发明后续焊道的焊接采用单道多层方式进行，大大降低了工艺复杂度，可有效降低生产成本，提高生产效率；层间焊接温度控制在130℃～160℃范围内，优选地，层间焊接温度为150℃。
本发明的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法采用窄间隙焊接坡口及窄间隙MIG焊枪，坡口机加工量小，采用单道多层方式焊接，焊丝填充量显著减小，能够有效降低生产成本，提高生产效率；此外，窄间隙焊接坡口有效降低了焊接过程中热输入量，能明显减小焊接残余应力和焊接变形，提高接头力学性能，实现大厚度铝合金厚板的高质量MIG焊接。

Claims (8)

1.大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）加工窄间隙焊接坡口；
所述窄间隙焊接坡口的顶部间隙小于18mm；
2）预设反变形，进行定位焊接；
3）工件预热；
4）采用窄间隙MIG焊枪进行打底焊道焊接；
所述窄间隙MIG焊枪包括焊接喷嘴，置于所述焊接喷嘴内的导电嘴，与所述导电嘴连接的导电杆，与所述导电杆连接的焊枪控制模块，置于所述导电嘴及导电杆内的焊丝，所述焊丝伸出所述导电嘴外；所述焊接喷嘴的外径尺寸为10 mm～12mm；所述导电嘴一端部弯曲；
5）继续完成后续焊道的焊接。
2.如权利要求1所述的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其特征在于，所述步骤1）中，所述窄间隙焊接坡口钝边的尺寸为2mm～3mm，坡口底部间隙为9mm～12mm，坡口顶部间隙为14 mm ～18mm。
3.如权利要求1所述的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其特征在于，所述步骤2）中，反变形之后坡口顶部间隙在20mm～30mm之间。
4.如权利要求1所述的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其特征在于，所述步骤3）中，工件预热温度在80℃～100℃范围内。
5.如权利要求1所述的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其特征在于，所述步骤4）中，所述焊接喷嘴伸入坡口内底部，在焊枪控制模块的带动下，所述导电嘴在坡口内作往复式旋转摆动，当所述导电嘴摆动到极限位置时，所述焊丝的端头距坡口内部侧壁的距离在1mm～2mm范围内并停留0.1s～0.5s。
6.如权利要求1或5所述的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其特征在于，所述步骤4）中，所述导电嘴的内径比所述焊丝的直径大0.2 mm～0.5mm。
7.如权利要求1或5所述的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其特征在于，所述步骤5）中，后续焊道的焊接采用单道多层方式进行。
8.如权利要求1或5所述的大厚度铝合金的窄间隙MIG焊接方法，其特征在于，所述步骤5）中，层间焊接温度控制在130℃～160℃范围内。
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