CN106312263B - 铝合金厚板的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金厚板的焊接方法，具体为6082铝合金，包括以下步骤：1)采用V形坡口对接焊缝，2)采用钨极氩弧焊，多层多道焊接法，打底焊时，焊枪内通入保护气体，保护气体的流量为12‑14L/min，电流极采用交流，电流参数为：铝合金板厚度介于8‑12mm时，电流为170‑180A；铝合金板厚度＞12mm时，电流为181‑200A；3)剩余层数的焊接：对于铝合金板厚度介于8‑12mm时，以钨极氩弧焊焊满，保护气体的流量为15L/min，电流为200A；铝合金板厚度＞12mm时，以钨极氩弧焊焊满，保护气体的流量为15L/min，电流为220A。本发明具有提高焊接品质，解决易变性的问题。

Description

铝合金厚板的焊接方法
技术领域
本发明涉及铝合金的焊接工艺。更具体地说，本发明涉及一种铝合金厚板的焊接方法。
背景技术
铝合金具有密度低，导热性、耐蚀性和成型性好，价格低廉等优点，已广泛应用于航空航天、交通运输、轻工建材和机械制造等部门，是轻合金中应用最广和用量最多的合金。随之而来的铝合金焊接技术尤其是高强铝合金中、厚板结构件的焊接便成为迫切需要解决的问题。提高焊缝熔深和力学性能，减小焊接变形，降低焊接热影响区和焊缝组织的粗化、裂纹和气孔倾向等是研究人员一直关注的技术难题。铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入量小、焊接速度高的高效焊接方法。目前铝合金焊接常用的方法有：激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊(FSW)、TIG焊和MIG焊等。
6082合金铝板，是能够热处理可强化的铝合金板材，具有中等强度和良好的焊接性能、耐腐蚀性，主要用于交通运输和结构工程工业。如桥梁、起重机、屋顶构架、运输机、运输船等。近年来，随着国内外造船业突飞猛进的发展，减轻船体自重，提高船速，寻求代替钢铁部件的铝合金材料，已成为铝加工业和造船业面临的重要课题。6082铝合金铝板具有中等强度和良好的耐蚀性，重量又轻，是制造高速船部件的理想材料。
由于6082铝合金的厚板采用MIG焊气孔倾向更大，更易产生变形问题，且该结构件的位置、长度均不适合采用MIG，因此需要寻求一种更适合厚板6082铝合金的焊接方法。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种铝合金厚板的焊接方法，提高焊接品质，解决易变性、裂缝的问题。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种铝合金厚板的焊接方法，具体为6082铝合金，包括以下步骤：
1)采用V形坡口对接焊缝，并对铝合金板进行预热，预热温度为150℃；
2)采用钨极氩弧焊，多层多道焊接法，打底焊时，焊枪内通入保护气体，保护气体的流量为12-14L/min，电流极采用交流，电流参数为：铝合金板厚度介于8-12mm时，电流为170-180A；铝合金板厚度＞12mm时，电流为181-200A；
3)剩余层数的焊接：对于铝合金板厚度介于8-12mm时，以钨极氩弧焊焊满，保护气体的流量为15L/min，电流为200A；铝合金板厚度＞12mm时，以钨极氩弧焊焊满，保护气体的流量为15L/min，电流为220A。
优选的是，步骤2)和3)中，采用的保护气体为纯氩气或氩气与氨气的混合气体；所述混合气体中氨气占混合气体的体积分数为0.3-0.5％。
优选的是，铝合金厚板在焊接前进行机械清洗，选用有机溶剂浸泡铝合金厚板2-3min，之后刷至铝合金厚板表面露出金属光泽，所述有机溶剂由体积比为2：1的丙酮和苯混合而成，经过机械清洗的铝合金厚板在2h内进行焊接。
优选的是，铝合金厚板在浸泡于所述有机溶剂时采用超声波清洗机，温度为60℃，功率密度为0.4w/cm2。
优选的是，步骤2)中均采用5183焊丝。
优选的是，步骤3)中钨极氩弧焊采用焊条，以5183焊丝为焊芯，药皮包括以重量份计的如下组分：氟化钙20-25份、钛白粉10-16份、氟化锶3-5份、硼酸锌5-8份、碳酸钡5-8份、氮化铝5-8份、中碳锰铁3-5份、钼粉2-5份、玄武岩6-10份、鱼眼石8-12份和透辉石1-2份；
所述焊条的制备方法如下：称取氟化钙20-25份、钛白粉10-16份、氟化锶3-5份、硼酸锌5-8份、碳酸钡5-8份、氮化铝5-8份、中碳锰铁3-5份、钼粉2-5份、玄武岩6-10份、鱼眼石8-12份和透辉石1-2份，混合均匀后加入占其混合物总重的15-20％的钾钠水玻璃做粘接剂，将混合物涂覆在焊芯外，经油压式焊条压涂机压制，在150℃下烘干1.5h，再于400℃下烘干0.5h。
优选的是，所述药皮占焊条的质量百分数为30％-34％。
本发明至少包括以下有益效果：
1)本发明根据6082铝合金的化学成份、力学性能、使用条件和施焊条件综合考虑，同时考虑焊缝强度、耐腐蚀性、线膨胀系数、高温性能、焊接裂纹和气孔的敏感性，使用钨极氩弧焊的方法进行6082铝合金厚板的焊接工作，有效的提高了焊接质量，降低了生产成本，焊丝选用5183焊丝，选取了更加合适的焊条焊丝，对焊接合格率起到了保障作用；
2)本发明在多层多道焊时优先选用含有0.3-0.5％氨气+99.5-99.7％氩气的混合气体作为保护气体，可以减少厚板铝合金焊接缺陷的产生，焊接气孔、夹渣问题减少，提高了焊接接头的机械性能，并且氨气在一定程度上作为还原剂，可以使打底焊的内表面完全避免氧化，提高抗点蚀能力；
3)本发明在剩余层数的焊接，选用的焊条以5183焊丝为焊芯，药皮则由氟化钙、钛白粉、氟化锶、硼酸锌、碳酸钡、氮化铝、中碳锰铁、钼粉、玄武岩、鱼眼石和透辉石制成，其中氟化钙、氟化锶均为造渣剂，调节渣熔点，鱼眼石为钾、钙的氟化物硅酸盐矿物，透辉石为钙和镁的硅酸盐，鱼眼石和透辉石均具有防氧化的作用，而玄武岩为二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁的混合物，具有坚硬耐磨耐腐蚀的特性，这些组分组合在一起具有促进焊缝成形，降低焊缝气孔率，焊接时熔融态的液态金属表面张力，从而提高其流动性，促进焊缝成型美观，不显裂纹。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
1、一种铝合金厚板的焊接方法，具体为6082铝合金，包括以下步骤：
1)铝合金厚板在焊接前进行机械清洗，选用有机溶剂浸泡铝合金厚板2min，之后刷至铝合金厚板表面露出金属光泽，所述有机溶剂由体积比为2：1的丙酮和苯混合而成，经过机械清洗的铝合金厚板在2h内进行焊接。铝合金厚板在浸泡于所述有机溶剂时采用超声波清洗机，温度为60℃，功率密度为0.4w/cm2。
2)采用V形坡口对接焊缝，并对铝合金板进行预热，预热温度为150℃。
3)采用钨极氩弧焊，采用5183焊丝，多层多道焊接法，打底焊时，焊枪内通入保护气体，保护气体的流量为12L/min，电流极采用交流，电流参数为：铝合金板厚度为10mm时，电流为178A；铝合金板厚度为15mm时，电流为194A；采用的保护气体为纯氩气。
4)剩余层数的焊接：对于铝合金板厚度为10mm时，以钨极氩弧焊焊满，保护气体的流量为15L/min，电流为200A；铝合金板厚度为15mm时，以钨极氩弧焊焊满，保护气体的流量为15L/min，电流为220A。采用的保护气体为纯氩气。
在实施例1中，分别对厚度为10mm和15mm的铝合金厚板焊接完成后，经过外观检查和无损检测对比分析数据如下：10mm的铝合金厚板气孔缺陷点数2个，夹渣缺陷点数1个，裂纹缺陷点数1个，焊缝接头抗拉强度为(MPa)289～300，焊缝冲击功34J；15mm的铝合金厚板气孔缺陷点数1个，夹渣缺陷点数1个，裂纹缺陷点数1个，焊缝接头抗拉强度为(MPa)291～301。焊缝冲击功36J。
实施例2
1、一种铝合金厚板的焊接方法，具体为6082铝合金，包括以下步骤：
1)采用V形坡口对接焊缝，并对铝合金板进行预热，预热温度为150℃；
2)采用钨极氩弧焊，多层多道焊接法，焊接厚度为20mm的铝合金板，打底焊时，焊枪内通入保护气体，保护气体的流量为13L/min，电流极采用交流，电流为200A，剩余层数的焊接，以钨极氩弧焊焊满，保护气体的流量为15L/min，电流为220A。钨极氩弧焊采用的保护气体为氩气与氨气的混合气体；所述混合气体中氨气占混合气体的体积分数为0.5％。
在实施例2中，对厚度为20mm的铝合金厚板焊接完成后，经过外观检查和无损检测对比分析数据如下：20mm的铝合金厚板气孔缺陷点数0个，夹渣缺陷点数1个，裂纹缺陷点数0个，焊缝接头抗拉强度为(MPa)303～309，焊缝冲击功38J。
实施例3
1、一种铝合金厚板的焊接方法，具体为6082铝合金，包括以下步骤：
1)铝合金厚板在焊接前进行机械清洗，选用有机溶剂浸泡铝合金厚板2min，之后刷至铝合金厚板表面露出金属光泽，所述有机溶剂由体积比为2：1的丙酮和苯混合而成，经过机械清洗的铝合金厚板在2h内进行焊接。铝合金厚板在浸泡于所述有机溶剂时采用超声波清洗机，温度为60℃，功率密度为0.4w/cm2。
2)采用V形坡口对接焊缝，并对铝合金板进行预热，预热温度为150℃；
3)采用钨极氩弧焊，多层多道焊接法，打底焊时，焊枪内通入保护气体，保护气体的流量为12L/min，电流极采用交流，电流参数为：铝合金板厚度为12mm时，电流为177A，采用的保护气体为纯氩气。焊丝采用5183焊丝。
4)剩余层数的焊接：以钨极氩弧焊焊满，保护气体的流量为15L/min，电流为200A。采用的保护气体为纯氩气。步骤4)中钨极氩弧焊采用焊条，以5183焊丝为焊芯，药皮包括以重量份计的如下组分：氟化钙20份、钛白粉10份、氟化锶3份、硼酸锌5份、碳酸钡5份、氮化铝5份、中碳锰铁3份、钼粉2份、玄武岩6份、鱼眼石8份和透辉石1份。所述焊条的制备方法如下：称取氟化钙20份、钛白粉10份、氟化锶3份、硼酸锌5份、碳酸钡5份、氮化铝5份、中碳锰铁3份、钼粉2份、玄武岩6份、鱼眼石8份和透辉石1份，混合均匀后加入占其混合物总重的15％的钾钠水玻璃做粘接剂，将混合物涂覆在焊丝外，经油压式焊条压涂机压制，在150℃下烘干1.5h，再于400℃下烘干0.5h。所述药皮占焊条的质量百分数为30％。焊接时，采用本焊条，飞溅颗粒细小，脱渣率为100％，焊接发尘率小于0.13g/min，发尘量小于7g/kg。
实施例4
1、一种铝合金厚板的焊接方法，具体为6082铝合金，包括以下步骤：
1)采用V形坡口对接焊缝，并对铝合金板进行预热，预热温度为150℃；
2)采用钨极氩弧焊，多层多道焊接法，焊接厚度为15mm的铝合金板，打底焊时，以5183焊丝，焊枪内通入保护气体，保护气体的流量为14L/min，电流极采用交流，电流为190A。剩余层数的焊接，以钨极氩弧焊焊满，保护气体的流量为15L/min，电流为220A。采用的保护气体为氩气与氨气的混合气体，所述混合气体中氨气占混合气体的体积分数为0.3％。剩余层数的焊接，采用焊条，以5183焊丝为焊芯，药皮包括以重量份计的如下组分：氟化钙25份、钛白粉16份、氟化锶5份、硼酸锌8份、碳酸钡8份、氮化铝8份、中碳锰铁5份、钼粉5份、玄武岩10份、鱼眼石12份和透辉石2份。
所述焊条的制备方法如下：称取氟化钙25份、钛白粉16份、氟化锶5份、硼酸锌8份、碳酸钡8份、氮化铝8份、中碳锰铁5份、钼粉5份、玄武岩10份、鱼眼石12份和透辉石2份，混合均匀后加入占其混合物总重的20％的钾钠水玻璃做粘接剂，将混合物涂覆在焊丝外，经油压式焊条压涂机压制，在150℃下烘干1.5h，再于400℃下烘干0.5h。所述药皮占焊条的质量百分数为34％。
在本实施例中，焊接时采用本焊条，飞溅颗粒细小，脱渣率为100％，焊接发尘率小于0.1g/min，发尘量小于6.1g/kg。对厚度为20mm的铝合金厚板焊接完成后，经过外观检查和无损检测对比分析数据如下：15mm的铝合金厚板气孔缺陷点数0个，夹渣缺陷点数0个，裂纹缺陷点数0个，焊缝接头抗拉强度为(MPa)314～323，焊缝冲击功42J。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (6)

1.一种铝合金厚板的焊接方法，具体为6082铝合金，其特征在于，包括以下步骤：
1)采用V形坡口对接焊缝，并对铝合金板进行预热，预热温度为150℃；
2)采用钨极氩弧焊，多层多道焊接法，打底焊时，焊枪内通入保护气体，保护气体的流量为12-14L/min，电流极采用交流，电流参数为：铝合金板厚度介于8-12mm时，电流为170-180A；铝合金板厚度＞12mm时，电流为181-200A；
3)剩余层数的焊接：对于铝合金板厚度介于8-12mm时，以钨极氩弧焊焊满，保护气体的流量为15L/min，电流为200A；铝合金板厚度＞12mm时，以钨极氩弧焊焊满，保护气体的流量为15L/min，电流为220A；
步骤3)中钨极氩弧焊采用焊条，以5183焊丝为焊芯，药皮包括以重量份计的如下组分：氟化钙20-25份、钛白粉10-16份、氟化锶3-5份、硼酸锌5-8份、碳酸钡5-8份、氮化铝5-8份、中碳锰铁3-5份、钼粉2-5份、玄武岩6-10份、鱼眼石8-12份和透辉石1-2份；
所述焊条的制备方法如下：称取氟化钙20-25份、钛白粉10-16份、氟化锶3-5份、硼酸锌5-8份、碳酸钡5-8份、氮化铝5-8份、中碳锰铁3-5份、钼粉2-5份、玄武岩6-10份、鱼眼石8-12份和透辉石1-2份，混合均匀后加入占其混合物总重的15-20％的钾钠水玻璃做粘接剂，将混合物涂覆在焊芯外，经油压式焊条压涂机压制，在150℃下烘干1.5h，再于400℃下烘干0.5h。
2.如权利要求1所述的铝合金厚板的焊接方法，其特征在于，步骤2)和3)中，采用的保护气体为纯氩气或氩气与氨气的混合气体；所述混合气体中氨气占混合气体的体积分数为0.3-0.5％。
3.如权利要求1所述的铝合金厚板的焊接方法，其特征在于，铝合金厚板在焊接前进行机械清洗，选用有机溶剂浸泡铝合金厚板2-3min，之后刷至铝合金厚板表面露出金属光泽，所述有机溶剂由体积比为2：1的丙酮和苯混合而成，经过机械清洗的铝合金厚板在2h内进行焊接。
4.如权利要求3所述的铝合金厚板的焊接方法，其特征在于，铝合金厚板在浸泡于所述有机溶剂时采用超声波清洗机，温度为60℃，功率密度为0.4w/cm2。
5.如权利要求1所述的铝合金厚板的焊接方法，其特征在于，步骤2)中均采用5183焊丝。
6.如权利要求1所述的铝合金厚板的焊接方法，其特征在于，所述药皮占焊条的质量百分数为30％-34％。
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