CN110193656A - 一种4系铝合金焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属焊接技术领域，涉及一种4系铝合金焊接方法，包括对待焊接铝型材表面进行碱性电解离子水清洗、干燥、夹持和电子束焊接焊缝，其中电离子水的PH值为9～10，电离子水中Cl‑浓度＜0.1mg/L，SO4 2+浓度＜0.1mg/L，Ca2+浓度＜0.1mg/L，水温为30～40℃，喷嘴配喷射压力0.4MPa，喷射时间为20～30s，解决了现有清洁剂清洗4系铝合金表面后，铝合金表面容易出现铝型材表面油污清洗不彻底，焊接后型材表面出现气孔等焊接缺陷的问题。

Description

一种4系铝合金焊接方法
技术领域
本发明属于金属焊接技术领域，涉及一种4系铝合金焊接方法。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。
铝合金具有线膨胀系数大、高反光等独特的物理性能，会对焊接产生不利影响。比如铝合金在焊接前如果没有清洁表面的油污或其他杂质，将有可能会产生焊接缺陷，强度下降，使用寿命变短，而且铝合金从固态变成液态时无明显的色泽变化，在焊接过程中给操作者带来困难，容易出现未焊透的缺陷。另一方面，铝合金的液体熔池很容易吸收气体，在高温下溶入大量氢气，焊接后冷却凝固过程中来不及逸出而凝集在焊缝中形成气孔，影响铝合金焊接产品的质量。
4系铝合金为热处理不可强化的Al-Si合金，硅含量比较高，通常都在8％左右，如果使用常用的清洁剂清洗残留在型材表面的油污，会存在油污清洗不彻底，容易出现焊接缺陷。
发明内容
为了解决4系铝合金表面使用现有清洁剂清洁后表面油污清洗不彻底而产生焊接气孔等焊接缺陷问题，本发明提供一种4系铝合金表面清洗及焊接方法。该发明提供的电解离子水，容易润湿在待焊接部分的表面上并形成扩散，可与待焊接部分表面上的Si反应形成少量硅酸，以增加焊接效果。
为达到上述目的，本发明提供一种4系铝合金焊接方法，包括以下步骤：
A、将待焊接铝型材置于输送机上以2m/min的传送速度进行传送，传送过程中用电离子水发生器向铝型材表面进行喷射，电离子水的PH值为9～10，其中电离子水中Cl-浓度＜0.1mg/L，SO4 2+浓度＜0.1mg/L，Ca2+浓度＜0.1mg/L，水温为30～40℃，喷嘴配喷射压力0.4MPa，喷射时间为20～30s；
B、向待焊接铝型材表面吹冷空气去除铝型材表面的水滴后，再向表面吹100℃热空气，以干燥铝型材表面；
C、将干燥后的两个铝型材通过特定的焊接工装夹持固定；
D、采用激光电子束焊接工艺沿两型材焊缝位置行走进行焊接，电子束电流为78mA，电子束移动速度为3m/min。
进一步，步骤A中输送机为带式输送机。
进一步，步骤A中电离子水的PH值为9.35，电离子水的水温为40℃。
进一步，步骤A中电离子水发生器固定安装在输送机两侧。
进一步，步骤B中冷风机和热风机固定安装在输送机两侧，冷风机和热风机呈间隔状，冷风机用于初步去除铝型材表面水滴，热风机用于深层干燥加热铝型材表面。
进一步，步骤C焊接工装为气缸夹持式焊接工装。
进一步，步骤D待焊接铝型材之间组对间隙≤2mm。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所公开的4系铝合金焊接方法，铝型材表面的污物为铝氧化物，常用清洗剂中含有大量SO4 2+、Cl-这些阴离子时，在焊接部分中形成氯化物和硫酸化合物，能够抑制铝型材焊接，并且当水中含有大量的钙时，会产生氢氧化钙水垢附着在焊接表面，也起到抑制焊接作用。本专利申请电解离子能够促进附着在待焊接部分上的水溶性加工油的电解，同时与普通清洁剂或者自来水相比，电解离子水中硫酸根离子浓度为20mg/L以下，氯离子浓度和硫酸根离子浓度为2％，不会抑制铝型材中焊缝的焊接。并且电解离子水中钙浓度为10mg/L以下，不会产生大量的氢氧化钙水垢附着在铝型材表面，因此采用电解离子水清洗后的铝型材焊缝焊接效果好。
2、本发明所公开的4系铝合金焊接方法，通过用碱性电解离子水代替现有工艺中的水和清洁剂，加大焊接的熔深，焊接效果更好，同时控制阴离子以及钙离子的浓度，防止氯化物和硫酸化物以及氢氧化钙等水垢附着在焊接部件表面。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究，对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
一种4系铝合金焊接方法，包括以下步骤：
A、将待焊接铝型材置于带式输送机上以2m/min的传送速度进行传送，传送过程中用电离子水发生器向待焊接的铝型材表面进行喷射，电离子水的PH值为9.35，其中电离子水中C1-浓度＜0.1mg/L，SO4 2+浓度＜0.1mg/L，Ca2+浓度＜0.1mg/L，水温为40℃，喷嘴配喷射压力0.4MPa，喷射时间为30s；
B、向铝型材表面吹冷空气去除铝型材表面的水滴，在100℃下吹热空气来干燥铝型材表面；
C、将干燥后的两个铝型材通过特定的焊接工装夹持固定；
D、采用激光电子束焊接工艺对铝型材进行焊接，电子束电流为78mA，电子束移动速度为3m/min。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，步骤A中电离子水的PH值为9.45。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，步骤A中电离子水的PH值为9.70。
对比例1
一种4系铝合金焊接方法，包括以下步骤：
A、将被焊接铝型材置于带式输送机上以2m/min的传送速度进行传送，传送过程中向待焊接的铝型材表面进行喷射自来水，水温为40℃，喷嘴配喷射压力0.4MPa，喷射时间为30s；
B、向铝型材表面吹冷空气去除铝型材表面的水滴，在100℃下吹热空气来干燥铝型材表面；
C、将干燥后的两个铝型材通过特定的焊接工装夹持固定；
D、采用激光电子束焊接工艺焊接两个铝型材，电子束电流为78mA，电子束移动速度为3m/min。
对比例2
一种4系铝合金焊接方法，包括以下步骤：
A、将被焊接铝型材置于带式输送机上以2m/min的传送速度进行传送，传送过程中向待焊接的铝型材表面喷射丙酮，喷嘴配喷射压力0.4MPa，喷射时间为30s；
B、向铝型材表面吹冷空气去除铝型材表面的丙酮液滴后，在100℃下吹热空气来干燥铝型材表面；
C、将干燥后的两个铝型材通过特定的焊接工装夹持固定；
D、采用激光电子束焊接工艺焊接两个铝型材，电子束电流为78mA，电子束移动速度为3m/min。
对比例3
一种4系铝合金焊接方法，包括以下步骤：
A、将被焊接铝型材置于带式输送机上以2m/min的传送速度进行传送，传送过程中向待焊接的铝型材表面进行喷射酒精，喷嘴配喷射压力0.4MPa，喷射时间为30s；
B、向铝型材表面吹冷空气去除铝型材表面的酒精液滴后，在100℃下吹热空气来干燥铝型材表面；
C、将干燥后的两个铝型材通过特定的焊接工装夹持固定；
D、采用激光电子束焊接工艺焊接两个铝型材，电子束电流为78mA，电子束移动速度为3m/min。
随机选取厚度相同的焊接产品，进行缺陷检测，实施例1～3和对比例1～3焊缝熔深以及焊缝中气孔个数见表1：
表1
通过对比实施例1～3测试结果可以看到，相比采用自来水、丙酮以及酒精的清洗方式：(1)焊接由电解离子水洗涤铝型材表面时，铝型材焊缝熔深深度明显较高。(2)当用电解离子水清洗型材表面时，焊接位置表面气孔数量少，可以稳定、高质量的进行电子束焊接。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种4系铝合金焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将被焊接铝型材置于输送机上以2m/min的传送速度进行传送，传送过程中用电离子水发生器向待焊接的铝型材表面进行喷射，电离子水的PH值为9～10，其中电离子水中Cl-浓度＜0.1mg/L，SO4 2+浓度＜0.1mg/L，Ca2+浓度＜0.1mg/L，水温为30～40℃，喷嘴配喷射压力0.4MPa，喷射时间为20～30s；
B、向铝型材表面吹冷空气去除铝型材表面的水滴后，在100℃下吹热空气来干燥铝型材表面；
C、将干燥后的两个铝型材通过特定的焊接工装夹持固定；
D、采用激光电子束焊接工艺焊接两个待焊接铝型材之间的焊缝，电子束电流为78mA，电子束移动速度为3m/min。
2.如权利要求1所述的4系铝合金焊接方法，其特征在于，步骤A中输送机为带式输送机。
3.如权利要求2所述的4系铝合金焊接方法，其特征在于，步骤A中电离子水的PH值为9.35，电离子水的水温为40℃。
4.如权利要求3所述的4系铝合金焊接方法，其特征在于，步骤A中电离子水发生器固定安装在输送机两侧。
5.如权利要求4所述的4系铝合金焊接方法，其特征在于，步骤B中冷风机和热风机固定安装在输送机两侧，冷风机和热风机呈间隔状，冷风机用于初步去除铝型材表面水滴，热风机用于深层干燥加热铝型材表面。
6.如权利要求5所述的4系铝合金焊接方法，其特征在于，步骤C焊接工装为气缸夹持式焊接工装。
7.如权利要求6所述的4系铝合金焊接方法，其特征在于，步骤D待焊接铝型材之间组对间隙为2mm。
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