CN110280871A - 一种航天推进分系统铝合金贮箱高质量弧焊工艺方法 - Google Patents

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周滨
于康
谢屹
曹丹
顾波
陈晓江
周杰
林佳伟
周宇浩
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Abstract

一种航天推进分系统铝合金贮箱高质量弧焊工艺方法，适用于壁厚2‑7mm、5系铝合金对接结构的自动弧焊焊接工艺过程，焊接前对待焊零件采用酸洗和刮削，装配后对组合零件进行整体加热，到温后立即对零件进行特制氩氦混合气保护条件下焊接，焊后接头满足QJ2698A‑2011的I级要求，一次焊接合格率高达95％以上。本发明可以大大减少传统铝合金弧焊工艺产生的焊缝气孔超标缺陷，同时可以在焊枪出口保护气露点为‑30℃左右的条件下仍然能制造出气孔较少的I级焊缝。解决了5系铝合金材料一次焊接容易产生超标气孔问题，多次补焊后焊缝气孔仍然超标而使零件报废等一系列问题。

Description

一种航天推进分系统铝合金贮箱高质量弧焊工艺方法
技术领域
本发明涉及焊接领域，具体涉及一种航天推进分系统铝合金贮箱高质量弧焊工艺方法。
背景技术
现有的某些型号航天推进分系统铝合金贮箱采用自动弧焊工艺方法对各个零件进行连接，焊接过程中采用一般采用国标的高纯氩和高纯氦的混合气体进行交流焊接。
由于铝合金的化学活泼性很强，表面极易形成氧化膜，氧化膜可以吸收较多的水分，水份易在焊接时分解成氢，而氢在铝中的溶解度在铝凝固时突降，这就使得溶解在熔池的氢在凝固时不易溢出，容易形成超标的氢气孔，铝合金贮箱一次焊接合格率约为80％。
目前对于一次焊接气孔超标的焊缝进行挖除缺陷补焊，一方面补焊时焊缝容易产生新的气孔，另一方面残留在原焊缝中的小气孔不断长大造成了补焊后气孔更加严重，零件因不满足QJ2698A-2011的I级要求而报废。
发明内容
本发明的技术解决方案是：维持现有工艺状态下，提供一种航天推进分系统铝合金贮箱弧焊工艺方法，该方法采用焊前对待焊零件的酸洗、刮削和预热，减少氢的来源，在焊接过程中采用混有微量氧、氮的氦氩惰性气体对焊接熔池进行保护，通过微量元素提高电弧的挺度和搅拌能力从而得到高质量的焊缝，克服现行工艺技术容易得到的气孔超标的焊缝，多次补焊后气孔更加严重的缺点。
本发明的技术解决方案是：一种航天推进分系统铝合金贮箱高质量弧焊工艺方法，包括下列步骤：
(1)将推进剂铝合金贮箱各零件进行除油、酸洗和烘干。
(2)对烘干后的各零件待焊处进行机械刮削处理。
(3)对刮削干净的待焊处用工业热风机进行整体预热。
(4)采用特制的焊接保护气对待焊处进行交流弧焊焊接。
进一步，所述步骤(1)中，首先对推进剂贮箱各零件进行微生物除油，并用流动的清水冲洗干净，然后再对零件待焊表面进行化学碱洗、热水冲洗、化学出光、冷水冲洗及吹干，最后对酸洗好的待焊零件进行烘干。
进一步，所述步骤(2)中，用刮刀对铝合金待焊外表面、内表面及端面进行刮削，刮削宽度5～10mm，刮削深度以刚好露出铝合金金属光泽为准。
进一步，所述步骤(3)中，采用工业热风机对装配好的待焊处进行预热，表面温度加热至80～100℃时停止加热。
进一步，所述步骤(4)中，采用特制的氦氩混合气(氦气：30％、氩气：70％、氧：500ppm、氮：700ppm)作为交流弧焊的保护气进行焊接，对于2～7mm厚的零件均为单面焊双面成形。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1)焊接热输入减少：与现有的铝合金贮箱弧焊工艺相比，具有相同焊接参数条件下焊缝熔宽窄、熔深较深，即在满足同时焊透的情况下所需的焊接线能量有所减小，可以降低焊接成本。
2)贮箱一次焊接合格率显著提高：现有的铝合金贮箱主要焊接不合格现象为，一次焊接气孔大小或者间距超标、一次补焊和二次补焊焊缝密集性气孔超标。一次焊接合格率约为80％，采用新发明的弧焊工艺使贮箱一次焊接合格率提高至95％以上，一次焊接和补焊焊缝内部气孔较少，焊接质量显著提高。
附图说明
图1是本发明的一种航天推进分系统铝合金贮箱高质量弧焊工艺方法流程图。
具体实施方式
实施例1
(1)首先对某型号推进剂贮箱封头和上半球零件进行微生物除油，并用流动的清水冲洗干净，然后再对零件待焊表面进行化学碱洗、热水冲洗、化学出光、冷水冲洗及吹干，最后对酸洗好的待焊零件进行烘干。
(2)上述零件酸洗处理完后36小时内应完成零件焊接，焊接前用刮刀对铝合金待焊外表面、内表面及端面进行刮削，刮削宽度5～10mm，刮削深度以刚好露出铝合金金属光泽为准。
(3)对刮削好的待焊零件采用专用工装进行装配，满足装配精度后立即用工业热风机对待焊处进行预热，表面温度加热至80～100℃时停止加热。
(4)采用特制的氦氩混合气(氦气：30％、氩气：70％、氧：500ppm、氮：700ppm)作为交流弧焊的保护气进行对称定位焊和整体连续焊接，焊接过程适时调整焊接参数，保证焊缝单面焊双面成形。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种航天推进分系统铝合金贮箱高质量弧焊工艺方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)将推进剂铝合金贮箱各零件进行除油、酸洗和烘干；
(2)对烘干后的各零件待焊处进行机械刮削处理；
(3)对刮削干净的待焊处用工业热风机进行整体预热；
(4)采用特制的焊接保护气对待焊处进行交流弧焊焊接。
2.根据权利要求1所述的航天推进分系统铝合金贮箱高质量弧焊工艺方法，其特征在于：所述步骤(1)中首先对推进剂贮箱各零件进行微生物除油，并用流动的清水冲洗干净，然后再对零件待焊表面进行化学碱洗、热水冲洗、化学出光、冷水冲洗及吹干，最后对酸洗好的待焊零件进行烘干。
3.根据权利要求2所述的航天推进分系统铝合金贮箱高质量弧焊工艺方法，其特征在于：所述步骤(2)中用刮刀对铝合金待焊外表面、内表面及端面进行刮削，刮削宽度5～10mm，刮削深度以刚好露出铝合金金属光泽为准。
4.根据权利要求3所述的航天推进分系统铝合金贮箱高质量弧焊工艺方法，其特征应在于：所述步骤(3)中采用工业热风机对装配好的待焊处进行预热，表面温度加热至80～100℃时停止加热。
5.根据权利要求4所述的航天推进分系统铝合金贮箱高质量弧焊工艺方法，其特征应在于：所述步骤(4)采用氦氩混合气作为交流弧焊的保护气进行焊接，对于2～7mm厚的零件均为单面焊双面成形。
6.根据权利要求5所述的航天推进分系统铝合金贮箱高质量弧焊工艺方法，其特征应在于：所述氦氩混合气为氦气：30％、氩气：70％、氧：500ppm、氮：700ppm。
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