CN108856983A - 一种冷金属过渡焊接工艺 - Google Patents

一种冷金属过渡焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种冷金属过渡焊接工艺，属于焊接工艺技术领域；对铝母材依次进行碱洗和酸洗，碱的浓度为5～10％，溶液温度为40～70℃的NaOH溶液，时间一般为6分钟左右，然后取出用流动清水清洗3分钟左右；铝母材精工碱洗后还要进行酸洗，HNO3溶液浓度为30％，清洗时间在2分钟左右，温度控制在60℃左右，然后用流动清水冲洗，最后，经过碱洗酸洗的铝板用丙酮和乙醇擦洗，进一步去除表面油污和水分，吹干待用；焊接时，铝焊丝对准搭接范围的正中心，焊枪于工件夹角为90°，采用100％的氩气保护；可有效提高焊缝的稳定性，且对焊接过程中所有参数都进行完善，减少了焊接中的飞溅量，提高了焊缝的品质。

Description

一种冷金属过渡焊接工艺
技术领域
本发明涉及一种冷金属过渡焊接工艺，属于焊接工艺技术领域。
背景技术
冷金属过渡焊接技术(cold metal transfer，CMT)是一种无焊渣飞溅的新型焊接工艺技术。所谓冷金属过渡，指的是数字控制方式下的短电弧和焊丝的换向送丝监控。其中的换向送丝系统由前、后两套协同工作的焊丝输送机构组成，从而使焊丝的输送过程呈间断的送丝。后送丝机构按照恒定的送丝速度向前送丝，前送丝机构则按照控制系统的指令以70Hz的频率控制着脉冲式的电焊丝输送。
随着社会经济的不断发展，金属材料已经成为生产和生活必不可少的材料之一，再很多行业中，新型金属材料的应用越来越多，但是金属材料自身具有单一性，在与其它金属配合使用时需要焊接操作，但是在与一些特殊的材料焊接处理时不可采用一般的焊接方法，如铝的密度较小，刚度较大，在金属材料中也有比较广泛的应用，尤其是在汽车行业，铝和钢的结合可以很好的应用于汽车车身。
铝和钢异种金属材料的焊接需采用冷金属过渡焊接方法，由于它们自身的特殊性，目前的焊接方法中仍存在一些不足，铝在焊接时易产生气泡，焊接后会产生裂纹。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理、操作方便的冷金属过渡焊接工艺。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述冷金属过渡焊接工艺包含以下步骤：
1、试件表面处理，将焊件表面的油污、氧化膜等去除，这样可以防止夹渣、气孔等焊接缺陷；将铝置于空气中会被氧化，铝板外层会有一层氧化膜 Al2O3,能够吸附水分，熔点2000℃左右，焊接过程中都不能使其融化，容易形成气孔和造成焊缝夹渣。
2、在铝板和钢板上打孔；
3、铝母材表面处理：
3-1、用钢丝刷刷去铝表面的氧化膜，范围是焊点周围50mm左右，刷到能看到金属光泽；
3-2、机械清洗过后，铝母材表面的油污用丙酮等一些有机溶剂清洗，
3-3、对铝母材依次进行碱洗和酸洗，碱的浓度为5～10％，溶液温度为 40～70℃的NaOH溶液，时间一般为6分钟左右，然后取出用流动清水清洗 3分钟左右；铝母材精工碱洗后还要进行酸洗，HNO3溶液浓度为30％，清洗时间在2分钟左右，温度控制在60℃左右，然后用流动清水冲洗，最后，经过碱洗酸洗的铝板用丙酮和乙醇擦洗，进一步去除表面油污和水分，吹干待用。
4、钢母材表面处理：
4-1、将经过剪床加工的钢板用锉刀或砂轮去除毛边，并用锉刀将工艺空的毛边去除；
4-2、用钢丝刷将裸钢板表面的氧化膜去除，然后用丙酮和乙醇清洗，吹干待用；
5、焊接：
5-1、将铝板和钢板固定在夹具内，上下放置，搭接量为50mm左右，置于上方的板材悬空部分的下面通过垫板来保持平衡；
5-2、焊接时，铝焊丝对准搭接范围的正中心，焊枪于工件夹角为90°，采用100％的氩气保护；
5-3、固定好焊件后，选择焊接程序，电流为50～80A，电压为10～15V，速率为7～12mm/s，同时，送丝速率为4～6m/min。
6、焊后处理：
6-1焊接完后，打开排风扇，待焊件冷却一段时间后从夹具中取出；
6-2、取出焊件后，焊点周围会有一层烟尘，用硬毛刷和脱脂棉拭去烟尘，并用乙醇擦洗烟尘部位，尽量避开焊点部位，最后用吹风机吹干。
作为优选，所述钢材表面在使用丙酮和乙醇清洗后，通过清水清洗后，在表层涂一层丙酮和乙醇，吹干待用。
作为优选，所述钢材表面处理完后，进行镀锌处理，镀锌的厚度为0.02～ 0.08mm。
作为优选，所述焊接时，焊丝的端部据上方的待焊板表面之间的距离为 1～2mm。
作为优选，所述氩气保护保护的流速为22～30L/min。
作为优选，所述焊丝由以下质量百分数的元素组成：6％～8％的镁， 1％～2％的硅，0.8％～1.5％的铁，0.4％～0.6％的铜，0.2～0.5％的锌钎料，0.1％～0.2％的钛，0.05％～0.10％的锰，余量为铝。
作为优选，所述焊丝是直径为1.6mm的焊丝。
作为优选，所述铝板和钢板两侧的垫板为硬质垫板。
作为优选，所述焊接时焊缝为三条，分别是搭接部分的中心与两侧边沿。
本发明对铝材于钢材作了充分的表面处理，使用丙酮与乙醇涂抹表面，另外可在钢板表面镀锌；焊接时，通过对应的通孔对位并焊接，焊丝中设有铁、铜、锌钎、钛等物料，可有效提高焊缝的稳定性，且对焊接过程中所有参数都进行完善，减少了焊接中的飞溅量，提高了焊缝的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明铝板与钢板搭接焊接的示意图；
图2是本发明铝板与钢板搭接的俯视图；
附图标记说明：
A-钢板；
B-铝板；
C-焊丝；
具体实施方式
具体实施方式一：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1和图2所示，本具体实施方式的冷金属过渡焊接工艺包含以下步骤：
1、试件表面处理，将焊件表面的油污、氧化膜等去除，这样可以防止夹渣、气孔等焊接缺陷；将铝置于空气中会被氧化，铝板外层会有一层氧化膜 Al2O3,能够吸附水分，熔点2000℃左右，焊接过程中都不能使其融化，容易形成气孔和造成焊缝夹渣。
2、在铝板和钢板上打孔；
3、铝母材表面处理：
3-1、用钢丝刷刷去铝表面的氧化膜，范围是焊点周围50mm左右，刷到能看到金属光泽；
3-2、机械清洗过后，铝母材表面的油污用丙酮等一些有机溶剂清洗，
3-3、对铝母材依次进行碱洗和酸洗，碱的浓度为7％左右，溶液温度为50℃的NaOH溶液，时间一般为6分钟左右，然后取出用流动清水清洗3分钟左右；铝母材精工碱洗后还要进行酸洗，HNO3溶液浓度为30％，清洗时间在2分钟左右，温度控制在60℃左右，然后用流动清水冲洗，最后，经过碱洗酸洗的铝板用丙酮和乙醇擦洗，进一步去除表面油污和水分，吹干待用。
4、钢母材表面处理：
4-1、将经过剪床加工的钢板用锉刀或砂轮去除毛边，并用锉刀将工艺空的毛边去除；
4-2、用钢丝刷将裸钢板表面的氧化膜去除，然后用丙酮和乙醇清洗，吹干待用；
5、焊接：
5-1、将铝板和钢板固定在夹具内，上下放置，搭接量为50mm，置于上方的板材悬空部分的下面通过垫板来保持平衡；
5-2、焊接时，铝焊丝对准搭接范围的正中心，焊丝的端部据上方的待焊板表面之间的距离为1～2mm；焊枪于工件夹角为90°，采用100％的氩气保护；所述氩气保护保护的流速为22～30L/min；
所述焊丝由以下质量百分数的元素组成：6％的镁，1％的硅，0.1％的铁， 0.5％的铜，0.3％锌钎料，0.1％的钛，0.05％的锰，余量为铝。
所述焊丝是直径为1.6mm的焊丝。
5-3、固定好焊件后，选择焊接程序，电流为50A，电压为12V，速率为 8mm/s，同时，送丝速率为4m/min。
6、焊后处理：
6-1焊接完后，打开排风扇，待焊件冷却一段时间后从夹具中取出；
6-2、取出焊件后，焊点周围会有一层烟尘，用硬毛刷和脱脂棉拭去烟尘，并用乙醇擦洗烟尘部位，尽量避开焊点部位，最后用吹风机吹干。
具体实施方式二：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1和图2所示，本具体实施方式的冷金属过渡焊接工艺包含以下步骤：
1、试件表面处理，将焊件表面的油污、氧化膜等去除，这样可以防止夹渣、气孔等焊接缺陷；将铝置于空气中会被氧化，铝板外层会有一层氧化膜Al2O3,能够吸附水分，熔点2000℃左右，焊接过程中都不能使其融化，容易形成气孔和造成焊缝夹渣。
2、在铝板和钢板上打孔；
3、铝母材表面处理：
3-1、用钢丝刷刷去铝表面的氧化膜，范围是焊点周围51mm，刷到能看到金属光泽；
3-2、机械清洗过后，铝母材表面的油污用丙酮等一些有机溶剂清洗，
3-3、对铝母材依次进行碱洗和酸洗，碱的浓度为8％，溶液温度为60℃的NaOH溶液，时间一般为6分钟左右，然后取出用流动清水清洗3分钟左右；铝母材精工碱洗后还要进行酸洗，HNO3溶液浓度为30％，清洗时间在2分钟左右，温度控制在60℃左右，然后用流动清水冲洗，最后，经过碱洗酸洗的铝板用丙酮和乙醇擦洗，进一步去除表面油污和水分，吹干待用。
4、钢母材表面处理：
4-1、将经过剪床加工的钢板用锉刀或砂轮去除毛边，并用锉刀将工艺空的毛边去除；
4-2、用钢丝刷将裸钢板表面的氧化膜去除，然后用丙酮和乙醇清洗，吹干待用；
5、焊接：
5-1、将铝板和钢板固定在夹具内，上下放置，搭接量为50mm左右，置于上方的板材悬空部分的下面通过垫板来保持平衡；
5-2、焊接时，铝焊丝对准搭接范围的正中心，焊丝的端部据上方的待焊板表面之间的距离为1.5mm；焊枪于工件夹角为90°，采用100％的氩气保护；所述氩气保护保护的流速为26L/min；
所述焊丝由以下质量百分数的元素组成：8％的镁，2％的硅，1.5％的铁，0.6％的铜，0.5％锌钎料，0.2％的钛，0.10％的锰，余量为铝。
所述焊丝是直径为1.6mm的焊丝。
5-3、固定好焊件后，选择焊接程序，电流为80A，电压为15V，速率为 11mm/s，同时，送丝速率为5m/min。
6、焊后处理：
6-1焊接完后，打开排风扇，待焊件冷却一段时间后从夹具中取出；
6-2、取出焊件后，焊点周围会有一层烟尘，用硬毛刷和脱脂棉拭去烟尘，并用乙醇擦洗烟尘部位，尽量避开焊点部位，最后用吹风机吹干。
具体实施方式三：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1和图2所示，本具体实施方式的冷金属过渡焊接工艺包含以下步骤：
1、试件表面处理，将焊件表面的油污、氧化膜等去除，这样可以防止夹渣、气孔等焊接缺陷；将铝置于空气中会被氧化，铝板外层会有一层氧化膜 Al2O3,能够吸附水分，熔点2000℃左右，焊接过程中都不能使其融化，容易形成气孔和造成焊缝夹渣。
2、在铝板和钢板上打孔；
3、铝母材表面处理：
3-1、用钢丝刷刷去铝表面的氧化膜，范围是焊点周围49mm，刷到能看到金属光泽；
3-2、机械清洗过后，铝母材表面的油污用丙酮等一些有机溶剂清洗，
3-3、对铝母材依次进行碱洗和酸洗，碱的浓度为6％，溶液温度为65℃的NaOH溶液，时间一般为6分钟左右，然后取出用流动清水清洗3分钟左右；铝母材精工碱洗后还要进行酸洗，HNO3溶液浓度为30％，清洗时间在2分钟左右，温度控制在60℃左右，然后用流动清水冲洗，最后，经过碱洗酸洗的铝板用丙酮和乙醇擦洗，进一步去除表面油污和水分，吹干待用。
4、钢母材表面处理：
4-1、将经过剪床加工的钢板用锉刀或砂轮去除毛边，并用锉刀将工艺空的毛边去除；
4-2、用钢丝刷将裸钢板表面的氧化膜去除，然后用丙酮和乙醇清洗，吹干待用；
5、焊接：
5-1、将铝板和钢板固定在夹具内，上下放置，搭接量为50mm，置于上方的板材悬空部分的下面通过垫板来保持平衡；
5-2、焊接时，铝焊丝对准搭接范围的正中心，焊丝的端部据上方的待焊板表面之间的距离为2mm；焊枪于工件夹角为90°，采用100％的氩气保护；所述氩气保护保护的流速为28L/min；
所述焊丝由以下质量百分数的元素组成：7％的镁，1.5％的硅，1％的铁， 0 5％的铜，0.4％锌钎料，0.15％的钛，0.07％的锰，余量为铝。
所述焊丝是直径为1.6mm的焊丝。
5-3、固定好焊件后，选择焊接程序，电流为50A，电压为10V，速率为 7mm/s，同时，送丝速率为6m/min。
6、焊后处理：
6-1焊接完后，打开排风扇，待焊件冷却一段时间后从夹具中取出；
6-2、取出焊件后，焊点周围会有一层烟尘，用硬毛刷和脱脂棉拭去烟尘，并用乙醇擦洗烟尘部位，尽量避开焊点部位，最后用吹风机吹干
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种冷金属过渡焊接工艺，其特征在于：所述冷金属过渡焊接工艺包含以下步骤：
(1)、试件表面处理，将焊件表面的油污、氧化膜等去除，这样可以防止夹渣、气孔等焊接缺陷；将铝置于空气中会被氧化，铝板外层会有一层氧化膜Al2O3,能够吸附水分，熔点2000℃左右，焊接过程中都不能使其融化，容易形成气孔和造成焊缝夹渣。
(2)、在铝板和钢板上打孔；
(3)、铝母材表面处理：
(3-1)、用钢丝刷刷去铝表面的氧化膜，范围是焊点周围50mm左右，刷到能看到金属光泽；
(3-2)、机械清洗过后，铝母材表面的油污用丙酮等一些有机溶剂清洗，
(3-3)、对铝母材依次进行碱洗和酸洗，碱的浓度为5～10％，溶液温度为40～70℃的NaOH溶液，时间一般为6分钟左右，然后取出用流动清水清洗3分钟左右；铝母材精工碱洗后还要进行酸洗，HNO3溶液浓度为30％，清洗时间在2分钟左右，温度控制在60℃左右，然后用流动清水冲洗，最后，经过碱洗酸洗的铝板用丙酮和乙醇擦洗，进一步去除表面油污和水分，吹干待用；
(4)、钢母材表面处理：
(4-1)、将经过剪床加工的钢板用锉刀或砂轮去除毛边，并用锉刀将工艺空的毛边去除；
(4-2)、用钢丝刷将裸钢板表面的氧化膜去除，然后用丙酮和乙醇清洗，吹干待用；
(5)、焊接：
(5-1)、将铝板和钢板固定在夹具内，上下放置，搭接量为50mm左右，置于上方的板材悬空部分的下面通过垫板来保持平衡；
(5-2)、焊接时，铝焊丝对准搭接范围的正中心，焊枪于工件夹角为90°，采用100％的氩气保护；
(5-3)、固定好焊件后，选择焊接程序，电流为50～80A，电压为10～15V，速率为7～12mm/s，同时，送丝速率为4～6m/min；
(6)、焊后处理：
(6-1)焊接完后，打开排风扇，待焊件冷却一段时间后从夹具中取出；
(6-2)、取出焊件后，焊点周围会有一层烟尘，用硬毛刷和脱脂棉拭去烟尘，并用乙醇擦洗烟尘部位，尽量避开焊点部位，最后用吹风机吹干。
2.根据权利要求1所述的一种冷金属过渡焊接工艺，其特征在于：所述钢材表面在使用丙酮和乙醇清洗后，通过清水清洗后，在表层涂一层丙酮和乙醇，吹干待用。
3.根据权利要求1所述的一种冷金属过渡焊接工艺，其特征在于：所述钢材表面处理完后，进行镀锌处理，镀锌的厚度为0.02～0.08mm。
4.根据权利要求1所述的一种冷金属过渡焊接工艺，其特征在于：所述焊接时，焊丝的端部据上方的待焊板表面之间的距离为1～2mm。
5.根据权利要求1所述的一种冷金属过渡焊接工艺，其特征在于：所述氩气保护保护的流速为22～30L/min。
6.根据权利要求1所述的一种冷金属过渡焊接工艺，其特征在于：所述焊丝由以下质量百分数的元素组成：6％～8％的镁，1％～2％的硅，0.8％～1.5％的铁，0.4％～0.6％的铜，0.2～0.5％锌钎料，0.1％～0.2％的钛，0.05％～0.10％的锰，余量为铝。
7.根据权利要求1所述的一种冷金属过渡焊接工艺，其特征在于：所述焊丝是直径为1.6mm的焊丝。
8.根据权利要求1所述的一种冷金属过渡焊接工艺，其特征在于：所述铝板和钢板两侧的垫板为硬质垫板。
9.根据权利要求1所述的一种冷金属过渡焊接工艺，其特征在于：所述焊接时焊缝为三条，分别是搭接部分的中心与两侧边沿。
10.根据权利要求1所述的一种冷金属过渡焊接工艺，其特征在于：所述冷金属过渡焊接工艺对铝材于钢材作了充分的表面处理，使用丙酮与乙醇涂抹表面，另外可在钢板表面镀锌；焊接时，通过对应的通孔对位并焊接，焊丝中设有铁、铜、锌钎、钛等物料，可有效提高焊缝的稳定性，且对焊接过程中所有参数都进行完善，减少了焊接中的飞溅量。
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