CN109014551A - 一种减少铝合金cmt焊接头气孔的方法 - Google Patents

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胡绳荪
田银宝
申俊琦
李俊杰
王万东
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    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding

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Abstract

本发明公开一种减少铝合金CMT焊接头气孔的方法，对焊接接头进行超声冲击处理，超声冲击过程中冲击针始终沿着焊缝法线方向，确保焊缝表面和焊趾都被完全冲击，由于超声冲击处理后，接头表面发生塑性变形，在接头内部临近焊缝表面1mm内的气孔遭到挤压，致使气孔体积变小或者气孔被消除，有效的改善铝合金CMT焊接接头的气孔数量和气孔体积，从而提高接头的致密度和硬度。

Description

一种减少铝合金CMT焊接头气孔的方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，更加具体地说，使用超声冲击的方法，改善铝合金CMT焊接头的气孔数量和气孔体积，从而提高接头的密实度。
背景技术
铝合金具有许多优良特性，如质量轻、密度小以及良好的弹性塑性，比强度高、耐磨损、耐腐蚀、导电导热性良好和加工性能优良等，被广泛的应用于航空航天、交通运输和国防建设等制造业中。通过冷金属过渡技术CMT(cold metal transfer)焊接铝合金过程中，铝合金焊接时具有较强的气孔倾向，气孔危害较大且很难消除的一种缺陷。一般气孔类缺陷，尺寸由小的几百微米到大的几毫米不等，焊缝中气孔缺陷的存在，不仅减少工件的有效承载面积，同时也易引起应力集中，导致焊接接头的承受动载能力和抗疲劳性能下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种减少铝合金CMT焊接头气孔的方法，有效的改善铝合金CMT焊接接头的气孔数量和气孔体积，从而提高接头的致密度。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：
一种减少铝合金CMT焊接接头气孔的方法，对铝合金CMT焊接接头进行超声冲击处理，超声冲击过程中超声冲击针始终沿着焊缝法线方向，确保焊缝表面和焊趾都被完全冲击，由于超声冲击处理后，接头表面发生塑性变形，在接头内部临近焊缝表面1mm内的气孔遭到挤压，致使气孔体积变小或者气孔被消除，有效的改善铝合金CMT焊接接头的气孔数量和气孔体积，从而提高接头的致密度和硬度。
利用天津天东恒科技发展有限公司生产的超声冲击机对铝合金接头进行超声冲击，打开超声冲击机开关，将频率调为18—20kHz；在铝合金CMT焊接接头处反复超声冲击3—5遍。
本发明技术方案利用超声冲击装置，对接头的焊趾和焊缝表面进行超声冲击，对比试验：接头的焊趾和焊缝表面进行超声冲击与没有超声冲击的接头进行对比，由于超声冲击处理后，接头表面发生塑性变形，在接头内部临近焊缝表面1mm内的气孔遭到挤压，致使气孔体积变小或者气孔被消除，从而提高接头的致密度和硬度。
附图说明
图1为本发明中超声冲击铝合金接头横截面的示意图，图中已经标出需要超声冲击的位置，包括焊缝和焊趾。
图2为本发明中超声冲击与未超声冲击的接头横截面。
图3为本发明中超声冲击与未超声冲击的焊缝气孔。
图4为本发明中超声冲击与未超声冲击的焊缝硬度的测试图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
本发明涉及的实验母材为铝合金6061，试件规格为300×150×4mm，焊丝选用ER4043。采用直流冷金属过渡技术CMT(cold metal transfer)对4mm板厚的铝合金进行平板堆焊试验。试验设备选用CMT焊机为福尼斯公司的CMT Advanced 4000型焊机。其主要实现步骤如下：
1.堆焊试验，堆焊前用钢丝刷将铝板上的氧化膜去除，直到露出金属光泽，用酒精将施焊处表面各约30-40mm范围内的油污和脏物清洗干净，氧化膜清除后，应在2h内施焊，以免再生成新的氧化膜；
2.设定焊接参数，送丝速度为5m/min，焊枪总体行走速度为30cm/min，气体流量为20L/min；
3.将已经堆焊的试样，用夹具固定；
4.利用天津天东恒科技发展有限公司生产的超声冲击机对铝合金接头进行超声冲击，打开超声冲击机开关，将频率调为18—20kHz；
5.采用冲击针直径为4mm超声冲击进行手动冲击焊缝表面和焊趾，超声冲击过程中冲击针始终沿着焊缝法线方向，确保焊缝表面和焊趾都被完全冲击，反复冲击3遍。图1是超声冲击铝合金接头横截面的示意图。
6.超声冲击的试样和未被超声冲击的试样通过线切割将其切下。
7.通过打磨抛光后，在光学显微镜下观看接头横截面的气孔。如图2所示，经过超声冲击处理后，焊缝表面气孔明显减少。如图3所示，经过超声冲击处理后，焊缝内部气孔发生变形，气孔体积减小。
8.利用型号为MH-3的维氏硬度计测量焊缝中心线的显微维氏硬度，从焊缝表面开始测量，每70μm测量一个点，压力200g，保压15s。经超声冲击处理后，焊缝硬度提高。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种减少铝合金CMT焊接接头气孔的方法，其特征在于，对铝合金CMT焊接接头进行超声冲击处理，超声冲击过程中超声冲击针始终沿着焊缝法线方向，确保焊缝表面和焊趾都被完全冲击，以使超声冲击处理后，接头表面发生塑性变形，在接头内部临近焊缝表面1mm内的气孔遭到挤压，致使气孔体积变小或者气孔被消除。
2.根据权利要求1所述的一种减少铝合金CMT焊接接头气孔的方法，其特征在于，超声冲击的频率调为18—20kHz，在铝合金CMT焊接接头处反复超声冲击3—5遍。
3.超声冲击在减少铝合金CMT焊接接头气孔中的应用，其特征在于，对铝合金CMT焊接接头进行超声冲击处理，超声冲击过程中超声冲击针始终沿着焊缝法线方向，确保焊缝表面和焊趾都被完全冲击。
4.根据权利要求3所述的超声冲击在减少铝合金CMT焊接接头气孔中的应用，其特征在于，超声冲击的频率调为18—20kHz，在铝合金CMT焊接接头处反复超声冲击3—5遍。
5.根据权利要求3所述的超声冲击在减少铝合金CMT焊接接头气孔中的应用，其特征在于，铝合金为铝合金6061。
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