CN109332896A - 一种2219/3a21异种铝合金套接结构焊接方法 - Google Patents
一种2219/3a21异种铝合金套接结构焊接方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109332896A CN109332896A CN201811368427.1A CN201811368427A CN109332896A CN 109332896 A CN109332896 A CN 109332896A CN 201811368427 A CN201811368427 A CN 201811368427A CN 109332896 A CN109332896 A CN 109332896A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminium
- alloy
- welding
- aluminum alloy
- socket structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/60—Preliminary treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/0033—Preliminary treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/0046—Welding
- B23K15/0053—Seam welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明涉及一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,属于金属材料及工艺技术领域。一种将2219/3A21异种铝合金套接接头进行可靠连接的方法。该方法通过合理的焊接结构形式设计及特定的焊接工艺,有效避免了常规方法焊接导致的焊接裂纹问题,用本方法能完全实现该异种铝合金结构的可靠焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,属于金属材料及工艺技术领域,用于上面级贮箱口盖与表面张力管理装置(PMD)及其类似结构的可靠连接,该方法是指将两个管状结构套接在一起后进行端部封焊,两个管状结构中的一个的外径与另一个的内径相匹配。
背景技术
上面级贮箱位于火箭顶端,用于深空探测、高轨道卫星发射,应用在长征三号系列火箭上。上面级贮箱由前底、筒段、后底和口盖等部件焊接组成。其中,液体推进剂管理装置(PMD)出液口与箱体口盖焊缝为2219(外)+3A21(内)异种铝合金套接形式,焊缝最小直径28mm。
该焊接结构形式如图1,外部为2219铝合金,内部为3A21铝合金,目前工艺为电子束(不填丝)焊接。焊缝焊接裂纹一般出现在靠近收弧部分的焊缝中心位置,沿焊缝走向,长度一般为20-40mm,有时会更长,甚至达到一圈,。这种结构是化学成分、熔点相差较大的异种铝合金(2219+3A21)焊接,非常容易在焊缝中心附近出现裂纹,而且裂纹长度一般较长。
试验分析结果表明:2219/3A21异种铝合金焊接后,由于元素成分差异导致焊缝成分Cu含量显著减少,Al-Cu合金中Cu元素含量落入了裂纹敏感区间,焊接裂纹敏感性会大大增加。
发明内容
本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提出一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,该方法采用高能束焊接方法,解决了2219铝合金与3A21铝合金套接结构容易出现焊接裂纹的问题。
本发明的技术解决方案是:
一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,该方法的步骤包括:
(1)在2219铝合金管的焊接面上且位于焊口位置处加工一环形凸台;
(2)清洗2219铝合金管和3A21铝合金管,并烘干;
(3)将加工有凸台的2219铝合金管套在3A21铝合金管外部,2219铝合金管和3A21铝合金管之间形成焊缝;
(4)用高能电子束焊的方法或激光焊的方法进行焊接,焊接时,高能电子束的束流位于焊缝中心或光束位于焊缝中心,完成2219/3A21铝合金管的焊接。
所述的步骤(2)中,2219铝合金管的内径与3A21铝合金管的外径相匹配。
所述的步骤(2)中,2219铝合金管的焊接面与3A21铝合金管的焊接面齐平。
所述的步骤(1)中,2219铝合金管的内径d2为10-50mm,外径d3为20-60mm,所述的步骤(2)中,3A21铝合金管内径d1为1-10mm,外径d2为10-50mm。
所述的步骤(3)中,2219铝合金管和3A21铝合金管之间成形的焊缝的直径为d2为10-50mm。
所述的步骤(1)中,环形凸台为一空心圆柱,设该空心圆柱的内半径为R1,外半径为R2,即该空心圆柱的内径为2R1,外径为2R2,且焊缝的直径为d2与环形凸台的外径2R2一致,该空心圆柱的高a为0.5-3mm。
2219铝合金管的焊接面上的环形凸台的径向厚度b=R2-R1,b为0.5-3mm。
所述的步骤(1)中,环形凸台的材料为2219铝合金。
所述的步骤(4)中,采用激光焊的方法进行焊接时,参数如下:光斑直径0.3~0.5mm,离焦量-5mm~5mm,激光功率1800~2500W,焊接速度15~25mm/s。
所述的步骤(4)中,采用高能电子束焊的方法进行焊接时,参数如下:加速电压60~80KV,焊接束流12~18mA,离焦量0~-2mm,焊接速度15~25mm/s。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)通过特殊的焊接结构设计配合高能束焊接工艺,改变了采用一般焊接结构和焊接工艺得到的焊缝的组织成分,很好抑制了焊接裂纹倾向,提高了焊接质量。高能束中心位于焊缝中心,这样两侧基材金属熔化形成焊缝,但因为2219一侧有凸台结构,而3A21一侧没有,所以由2219铝合金凸台熔化可以使焊缝中的Cu含量显著提高,以达到抑制焊接裂纹的目的。
(2)本发明属于金属连接领域,一种将2219/3A21异种铝合金套接接头进行可靠连接的方法。该方法通过合理的焊接结构形式设计及特定的焊接工艺,有效避免了常规方法焊接导致的焊接裂纹问题,用本方法能完全实现该异种铝合金结构的可靠焊接。
附图说明
图1为2219/3A21异种铝合金套接结构(端部无环形凸台);
图2为2219/3A21异种铝合金套接结构(端部有环形凸台)。
具体实施方式
一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,该方法是将2219铝合金管套在3A21铝合金管外部,且2219铝合金管的内径与3A21铝合金管的外径相匹配;该方法的步骤包括:
(1)在2219铝合金管的焊接面上且位于焊口位置处加工一环形凸台;
(2)清洗2219铝合金管和3A21铝合金管,并烘干;
(3)将加工有凸台的2219铝合金管套在3A21铝合金管外部,2219铝合金管和3A21铝合金管之间形成焊缝,且2219铝合金管的焊接面与3A21铝合金管的焊接面齐平,即2219铝合金管上的凸台高于3A21铝合金管的焊接面;
(4)用高能电子束焊的方法或激光焊的方法进行焊接,焊接时,高能电子束的束流位于焊缝中心或光束位于焊缝中心;
所述的步骤(1)中,2219铝合金管的内径d2(10-50mm),外径d3(20-60mm);
所述的步骤(2)中,3A21铝合金管内径d1(1-10mm),外径d2(10-50mm);
所述的步骤(3)中,2219铝合金管和3A21铝合金管之间成形的焊缝的直径为d2(10-50mm);
所述的步骤(1)中,2219铝合金管的焊接面上的环形凸台的高度a(0.5-3mm),径向厚度b(0.5-3mm);环形凸台的材料为2219铝合金;
所述的步骤(4)中,采用激光焊的方法进行焊接时,参数如下:光斑直径0.3~0.5mm,离焦量-5mm~5mm,激光功率1800~2500W,焊接速度15~25mm/s;
所述的步骤(4)中,采用高能电子束焊的方法进行焊接时,参数如下:加速电压60~80KV,焊接束流12~18mA,离焦量0~-2mm,焊接速度15~25mm/s。
对上述焊接后的焊缝进行焊缝漏率检测,结果为焊缝具有良好的气密性能,氦质谱漏率≤6.7×10-7Pa.m3.s-1。
一种2219/3A21异种铝合金焊接结构形式及高能束焊接方法,用于2219铝合金材料的贮箱法兰与3A21铝合金材料的PMD管理装置进行可靠连接,套接结构的外层材料为2219铝合金,内层材料为3A21铝合金,在环形焊缝外侧设置一圈环形凸台,内外层结构套接一起后形成环形焊缝。通过高能束焊接将二者焊接起来,形成可靠焊缝。包括焊接结构形式设计和焊接工艺方法。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
1、加工2219和3A21零件焊接接口,前者环形凸台截面尺寸a=b=0.5mm,如图2所示,后者保持无环形凸台状态;
2、对2219和3A21零件进行除油、清洗、烘干处理;
3、进行装配;
4、采用激光焊接,参数如下:光斑直径0.3~0.5mm,离焦量-5mm~5mm,激光功率1800~2500W,焊接速度15~25mm/s;
5、检查焊缝质量并检测焊缝漏率,漏率≤6.7×10-7Pa.m3.s-1。
实施例2
1、加工2219和3A21零件焊接接口,前者环形凸台截面尺寸a=b=1.0mm,后者保持无环形凸台状态;
2、对2219和3A21零件进行除油、清洗、烘干处理;
3、进行装配;
4、采用电子束焊接,参数如下:加速电压60~80KV,焊接束流12~18mA,离焦量0~-2mm,焊接速度15~25mm/s;
5、检查焊缝质量并检测焊缝漏率,漏率≤6.7×10-7Pa.m3.s-1。
Claims (10)
1.一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,其特征在于该方法的步骤包括:
(1)在2219铝合金管的焊接面上且位于焊口位置处加工一环形凸台;
(2)清洗2219铝合金管和3A21铝合金管,并烘干;
(3)将加工有凸台的2219铝合金管套在3A21铝合金管外部,2219铝合金管和3A21铝合金管之间形成焊缝;
(4)用高能电子束焊的方法或激光焊的方法进行焊接,焊接时,高能电子束的束流位于焊缝中心或光束位于焊缝中心,完成2219/3A21铝合金管的焊接。
2.根据权利要求1所述的一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,其特征在于:所述的步骤(2)中,2219铝合金管的内径与3A21铝合金管的外径相匹配。
3.根据权利要求1所述的一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,其特征在于:所述的步骤(2)中,2219铝合金管的焊接面与3A21铝合金管的焊接面齐平。
4.根据权利要求1所述的一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,其特征在于:所述的步骤(1)中,2219铝合金管的内径d2为10-50mm,外径d3为20-60mm,所述的步骤(2)中,3A21铝合金管内径d1为1-10mm,外径d2为10-50mm。
5.根据权利要求1所述的一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,其特征在于:所述的步骤(3)中,2219铝合金管和3A21铝合金管之间成形的焊缝的直径为d2为10-50mm。
6.根据权利要求1所述的一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,其特征在于:所述的步骤(1)中,环形凸台为一空心圆柱,设该空心圆柱的内半径为R1,外半径为R2,即该空心圆柱的内径为2R1,外径为2R2,且焊缝的直径为d2与环形凸台的外径2R2一致,该空心圆柱的高a为0.5-3mm。
7.根据权利要求6所述的一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,其特征在于:2219铝合金管的焊接面上的环形凸台的径向厚度b=R2-R1,b为0.5-3mm。
8.根据权利要求1所述的一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,其特征在于:所述的步骤(1)中,环形凸台的材料为2219铝合金。
9.根据权利要求1所述的一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,其特征在于:所述的步骤(4)中,采用激光焊的方法进行焊接时,参数如下:光斑直径0.3~0.5mm,离焦量-5mm~5mm,激光功率1800~2500W,焊接速度15~25mm/s。
10.根据权利要求1所述的一种2219/3A21异种铝合金套接结构焊接方法,其特征在于:所述的步骤(4)中,采用高能电子束焊的方法进行焊接时,参数如下:加速电压60~80KV,焊接束流12~18mA,离焦量0~-2mm,焊接速度15~25mm/s。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811368427.1A CN109332896B (zh) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 一种2219/3a21异种铝合金套接结构焊接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811368427.1A CN109332896B (zh) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 一种2219/3a21异种铝合金套接结构焊接方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109332896A true CN109332896A (zh) | 2019-02-15 |
CN109332896B CN109332896B (zh) | 2021-02-09 |
Family
ID=65315958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811368427.1A Active CN109332896B (zh) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 一种2219/3a21异种铝合金套接结构焊接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109332896B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109909613A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-21 | 上海应用技术大学 | 提高异种铝合金激光焊焊接接头力学性能的工艺方法 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08257766A (ja) * | 1995-03-24 | 1996-10-08 | Kobe Steel Ltd | 電子ビーム溶接方法 |
CN201841365U (zh) * | 2010-10-29 | 2011-05-25 | 成都四威高科技产业园有限公司 | 一种与铝合金薄壁结构垂直装配的小直径管嘴 |
CN103769746A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-05-07 | 华中科技大学 | 一种脉冲强磁场辅助激光焊接方法与设备 |
DE102014203025A1 (de) * | 2014-02-19 | 2015-08-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum Laserstrahlschweißen und Schweißkopf |
CN105033386A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-11-11 | 航天材料及工艺研究所 | 钛或钛合金与2219铝合金的焊接方法 |
CN105081573A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-11-25 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 3a21铝合金外壳的激光密封焊接工艺 |
CN105215550A (zh) * | 2015-08-12 | 2016-01-06 | 上海航天精密机械研究所 | 双焦点激光束焊接异种材料界面反应调控方法 |
CN105458502A (zh) * | 2014-09-03 | 2016-04-06 | 丹佛斯公司 | 通过激光连接黄铜合金部件的方法和所形成的构件 |
CN106370169A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-02-01 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种半球谐振陀螺敏感头高气密性激光封焊方法 |
CN107398624A (zh) * | 2017-08-02 | 2017-11-28 | 首都航天机械公司 | 一种适用于大直径输送管弹上焊接的焊接接头及焊接方法 |
CN108406113A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-08-17 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 黄铜配件激光焊接方法 |
-
2018
- 2018-11-16 CN CN201811368427.1A patent/CN109332896B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08257766A (ja) * | 1995-03-24 | 1996-10-08 | Kobe Steel Ltd | 電子ビーム溶接方法 |
CN201841365U (zh) * | 2010-10-29 | 2011-05-25 | 成都四威高科技产业园有限公司 | 一种与铝合金薄壁结构垂直装配的小直径管嘴 |
CN103769746A (zh) * | 2013-12-30 | 2014-05-07 | 华中科技大学 | 一种脉冲强磁场辅助激光焊接方法与设备 |
DE102014203025A1 (de) * | 2014-02-19 | 2015-08-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum Laserstrahlschweißen und Schweißkopf |
CN105458502A (zh) * | 2014-09-03 | 2016-04-06 | 丹佛斯公司 | 通过激光连接黄铜合金部件的方法和所形成的构件 |
CN105033386A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-11-11 | 航天材料及工艺研究所 | 钛或钛合金与2219铝合金的焊接方法 |
CN105215550A (zh) * | 2015-08-12 | 2016-01-06 | 上海航天精密机械研究所 | 双焦点激光束焊接异种材料界面反应调控方法 |
CN105081573A (zh) * | 2015-09-17 | 2015-11-25 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 3a21铝合金外壳的激光密封焊接工艺 |
CN106370169A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-02-01 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种半球谐振陀螺敏感头高气密性激光封焊方法 |
CN107398624A (zh) * | 2017-08-02 | 2017-11-28 | 首都航天机械公司 | 一种适用于大直径输送管弹上焊接的焊接接头及焊接方法 |
CN108406113A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-08-17 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 黄铜配件激光焊接方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109909613A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-21 | 上海应用技术大学 | 提高异种铝合金激光焊焊接接头力学性能的工艺方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109332896B (zh) | 2021-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0868248B1 (fr) | Procede de raccordement par soudage heterogene bout a bout de deux pieces de natures differentes et utilisations | |
CN104439686B (zh) | 一种用于运载火箭贮箱锁底环缝的搅拌摩擦焊方法 | |
CN104339123A (zh) | 一种双金属复合管焊接方法 | |
CN109317809B (zh) | 一种铝合金贮箱小直径管嘴焊接方法 | |
CN109332896A (zh) | 一种2219/3a21异种铝合金套接结构焊接方法 | |
CN105345223A (zh) | 一种用于阳极钢爪头的自动焊接修复方法 | |
US20060016788A1 (en) | Method for welding employing current | |
CN108856989A (zh) | 熔化极mig焊在管道焊接中的打底方法 | |
EP0312421B1 (fr) | Procédé de fixation par soudage d'une tubulure sur un élément de paroi de forte épaisseur telle qu'une virole porte-tubulures d'une cuve de réacteur nucléaire | |
CN208644343U (zh) | 一种无气体保护金属管对接焊结构 | |
EP0271739A1 (fr) | Procédé de réparation ou de protection d'une extrémité de tube métallique d'échangeur de chaleur, et manchon pour sa mise en oeuvre | |
US3440391A (en) | Internal tube welding | |
CA1292329C (fr) | Procede de fabrication d'une cuve d'un reacteur nucleaire a eau legere et cuve de reacteur nucleaire fabriquee par ce procede | |
CN108453349B (zh) | 不锈钢管道焊接方法 | |
WO2017150429A1 (ja) | 溶接用トーチ | |
EP1539417B1 (fr) | Procede de fabrication d'un troncon d'une membrure d'une jambe de support d'une plate-forme d'exploitation en mer | |
JPS59500856A (ja) | 2つの部材を溶接する方法 | |
WO2020208040A1 (fr) | Procédé de fabrication d'un fil d'armure d'une ligne flexible de transport de fluide et fil d'armure et ligne flexible issus d'un tel procédé | |
FR2807682A1 (fr) | Preparation et soudage mig ou mag de pieces tubulaires | |
JPS5850182A (ja) | アルミニウムまたはアルミニウム合金管の溶接方法 | |
EP0030890B1 (fr) | Procédé et dispositif pour le brasage sans flux | |
KR20080057964A (ko) | 차량용 연료 탱크 및 이의 제조 방법 | |
CN116275442A (zh) | 管件焊接方法以及应用于管件焊接的补偿环 | |
JPS6049866A (ja) | 管のガスシ−ルド溶接法 | |
CN117102626A (zh) | 一种单面焊双面成型的焊接方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |