CN110666272A - 大尺寸高精度铝合金焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了大尺寸高精度铝合金焊接工艺，包括以下步骤：S1.将被焊接的大型铝合金板材表面的焊接区放入清洗液中，在温度30‑60℃的清洗液中进行超声波清洗，清洗完成后进行烘干处理；将清洗完成后的大型铝合金板材放置于水平面的支撑架上，对整体焊接部位每一个焊接或拼装步骤进行技术讲解示意图，示意图中标示每一个焊接点以及该焊接点的焊缝大小、焊接尺寸要求，并且配合焊接工装进行作业；本发明的铝合金专用焊丝，原料配方以接近母料的铝为主，并辅助加入锂、镁、铜等元素增强铝合金的抗拉强度；本发明的铝合金专用焊丝还加入了具有吸氢作用的镁镍合金，能够在焊接的过程中及时的将氢气吸收，减少气孔的产生。
Description
技术领域
本发明属于铝合金焊接领域，具体涉及大尺寸高精度铝合金焊接工艺。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金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。目前铝合金是应用最多的合金；
大型机架在焊接过程中，即使操作人员按照制定好的工艺卡片对大型机架进行焊接，仍然会出现焊接误操作，或者部分指示不明确或者不特定造成操作失误，铝合金由于有其独特的物理性能，因此在焊接过程中会带来一系列的困难，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，为此，我们提出了一种大尺寸高精度铝合金焊接工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供大尺寸高精度铝合金焊接工艺，以解决上述背景技术中提出的大型机架在焊接过程中，即使操作人员按照制定好的工艺卡片对大型机架进行焊接，仍然会出现焊接误操作，或者部分指示不明确或者不特定造成操作失误的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
大尺寸高精度铝合金焊接工艺，包括以下步骤：
S1.将被焊接的大型铝合金板材表面的焊接区放入清洗液中，在温度30-60℃的清洗液中进行超声波清洗，清洗完成后进行烘干处理；
S2.将清洗完成后的大型铝合金板材放置于水平面的支撑架上，对整体焊接部位每一个焊接或拼装步骤进行技术讲解示意图，示意图中标示每一个焊接点以及该焊接点的焊缝大小、焊接尺寸要求，并且配合焊接工装进行作业；
S3.将被焊接的大型铝合金板材的焊接区域加热至10-200℃，进行预热处理，预热处理完成后，将大型铝合金板材放置于水平面的支撑架上，并采用若干个C形夹夹持大型铝合金板材；
S4.调整大型铝合金板材的定位，先采用卡尺进行初步的调整，确定焊接位置，然后采用红外定位装置进行精确定位；
S5.将被焊接的大型铝合金板材的焊接区域加热至700-810℃，在大型铝合金板材的焊接区域喷涂除气剂，再采用铝合金专用焊丝对大型铝合金板材进行焊接；
S6.焊接完成后，将冷却后的铝合金板材焊接处，在350-500℃中的环境下固溶80-120min，并采用超声波对大型铝合金板材做进一步除气处理，将固溶后的大型铝合金板材焊接处转入10-30℃的水中冷却至室温；
S7.在支撑架上使用激光检测仪测量焊接后的大型板材尺寸是否在公差范围之内，保证每件产品的合格率；
S8.清理、除尽焊粉和熔渣，然后将振动时效设备连接在大型铝合金板材上，进行振动时效处理，消除焊接后所产生的的内应力。
优选的，所述铝合金专用焊丝主要由如下质量百分比的原料制得：镁镍合金3-9％、热致变色化合物2-10％、锂0.5-4％、镁0.5-1.5％、铜0.03-0.09％、余量为铝及不可避免杂质，所述铝合金专用焊丝的制作方法为将上述原料进行配料，将所述镁镍合金、锂、镁、铜以及余量的铝混合熔炼后，浇注成毛坯棒，将所述毛坯棒加热1.5-4.5h，加热温度为500-650℃，再将该毛坯棒挤压成丝，经修磨、冷拉、氢退处理后得到初级铝合金专用焊丝，将所述热致变色化合物均匀喷涂在所述初级铝合金专用焊丝的表面上，即得所述铝合金专用焊丝。
优选的，所述C型夹夹持大型机架时，于靠近C型夹一侧放置卡尺，通过卡尺获取C型夹夹取的大型铝合金板材的长、宽、高尺寸。
优选的，于靠近C型夹一侧的所述卡尺采用夹紧装置将其固定在机架上，待机架焊接完成之后，再拆除夹紧装置和卡尺。
优选的，所述除气剂由如下重量份的原料制得：脱水氯化锌15-30份、氟化锂15-30份、碳酸铵15-20份和四氯化碳5-10份。
优选的，所述清洗液由如下重量份的原料制得：丙酮10-12份、乙二醇丁酯5-10份、硼酸10-15份、磷酸三钠10-15份和去离子水80-100份。
优选的，所述热致变色化合物为三芳甲烷类化合物、酚类化合物或磺酸类化合物中的一种或两种以上。
优选的，所述超声波清洗时间为2.5-7min，频率为25-30kHz；所述超声波除气时间为3.5-9min，频率为30-35kHz。
优选的，所述烘干处理时，于真空干燥箱中进行烘干，烘干温度控制为80-140℃，时间为15-30min。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的大尺寸高精度铝合金焊接工艺，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明的铝合金专用焊丝，原料配方以接近母料的铝为主，并辅助加入锂、镁、铜等元素增强铝合金的抗拉强度；本发明的铝合金专用焊丝还加入了具有吸氢作用的镁镍合金，能够在焊接的过程中及时的将氢气吸收，减少气孔的产生；
2、由于铝合金从固态变成液态时无明显的色泽变化，能够保证大型铝合金板材的焊接精度要求，提高使用寿命，定位准确，在设计焊接工艺时，对整机焊接部位每一模块进行示意图技术讲解，并配合焊接工装进行作业，保证焊接作业有序进行，保产保质，检测完成后时效处理，消除焊接后所产生的内应力，缩短产品生产周期，保证加工后变形在范围内，不影响装配。焊接整个过程按照作业指导书进行作业，焊接人员只需专业技能即可完成整机焊接，焊接完成后先进行激光检测，然后进行震动时效处理，保证整机每个环节可控，在保证产值的同时保证质量，且避免了大型机架在焊接过程中，即使操作人员按照制定好的工艺卡片对大型机架进行焊接，仍然会出现焊接误操作的情况出现。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明提供了如图1所示的大尺寸高精度铝合金焊接工艺，包括以下步骤：
S1.将被焊接的大型铝合金板材表面的焊接区放入清洗液中，在温度30-60℃的清洗液中进行超声波清洗，清洗完成后进行烘干处理；
S2.将清洗完成后的大型铝合金板材放置于水平面的支撑架上，对整体焊接部位每一个焊接或拼装步骤进行技术讲解示意图，示意图中标示每一个焊接点以及该焊接点的焊缝大小、焊接尺寸要求，并且配合焊接工装进行作业；
S3.将被焊接的大型铝合金板材的焊接区域加热至10℃，进行预热处理，预热处理完成后，将大型铝合金板材放置于水平面的支撑架上，并采用若干个C形夹夹持大型铝合金板材；
S4.调整大型铝合金板材的定位，先采用卡尺进行初步的调整，确定焊接位置，然后采用红外定位装置进行精确定位；
S5.将被焊接的大型铝合金板材的焊接区域加热至700℃，在大型铝合金板材的焊接区域喷涂除气剂，再采用铝合金专用焊丝对大型铝合金板材进行焊接；
S6.焊接完成后，将冷却后的铝合金板材焊接处，在350℃中的环境下固溶80min，并采用超声波对大型铝合金板材做进一步除气处理，将固溶后的大型铝合金板材焊接处转入10℃的水中冷却至室温；
S7.在支撑架上使用激光检测仪测量焊接后的大型板材尺寸是否在公差范围之内，保证每件产品的合格率；
S8.清理、除尽焊粉和熔渣，然后将振动时效设备连接在大型铝合金板材上，进行振动时效处理，消除焊接后所产生的的内应力。
较佳地，所述铝合金专用焊丝主要由如下质量百分比的原料制得：镁镍合金3％、热致变色化合物2％、锂0.5％、镁0.5％、铜0.03％、余量为铝及不可避免杂质，所述铝合金专用焊丝的制作方法为将上述原料进行配料，将所述镁镍合金、锂、镁、铜以及余量的铝混合熔炼后，浇注成毛坯棒，将所述毛坯棒加热1.5h，加热温度为500℃，再将该毛坯棒挤压成丝，经修磨、冷拉、氢退处理后得到初级铝合金专用焊丝，将所述热致变色化合物均匀喷涂在所述初级铝合金专用焊丝的表面上，即得所述铝合金专用焊丝；
通过采用上述技术方案，能够在焊接的过程中及时的将氢气吸收，减少气孔的产生。
较佳地，所述C型夹夹持大型机架时，于靠近C型夹一侧放置卡尺，通过卡尺获取C型夹夹取的大型铝合金板材的长、宽、高尺寸；
通过采用上述技术方案，能够保证机架焊接精度要求，提高使用寿命，定位准确。
较佳地，于靠近C型夹一侧的所述卡尺采用夹紧装置将其固定在机架上，待机架焊接完成之后，再拆除夹紧装置和卡尺；
通过采用上述技术方案，能够便于工作人员对卡尺进行拆卸和安装。
较佳地，所述除气剂由如下重量份的原料制得：脱水氯化锌15份、氟化锂15份、碳酸铵15份和四氯化碳5份；
通过采用上述技术方案，能够便于使用者制备除气剂。
较佳地，所述清洗液由如下重量份的原料制得：丙酮10份、乙二醇丁酯5份、硼酸10份、磷酸三钠10份和去离子水80份；
通过采用上述技术方案，能够便于工作人员制备清洗液。
较佳地，所述热致变色化合物为三芳甲烷类化合物、酚类化合物或磺酸类化合物中的一种或两种以上；
通过采用上述技术方案，在焊接时随着温度升高，能够使熔化的铝合金专用焊丝变色，便于操作者观察熔池焊接区域，降低出现虚焊的现象。
较佳地，所述超声波清洗时间为2.5min，频率为25kHz；所述超声波除气时间为3.5min，频率为30kHz；
通过采用上述技术方案，可以便于工作人员对焊接区域进行清洗，避免油污或其他杂质会产生焊接缺陷，强度下降，使用寿命变短的情况出现。
较佳地，所述烘干处理时，于真空干燥箱中进行烘干，烘干温度控制为80℃，时间为15min；
通过采用上述技术方案，可以便于对清洗后的大型铝合金板材进行烘干。
实施例二：
本发明提供了如图1所示的大尺寸高精度铝合金焊接工艺，包括以下步骤：
S1.将被焊接的大型铝合金板材表面的焊接区放入清洗液中，在温度45℃的清洗液中进行超声波清洗，清洗完成后进行烘干处理；
S2.将清洗完成后的大型铝合金板材放置于水平面的支撑架上，对整体焊接部位每一个焊接或拼装步骤进行技术讲解示意图，示意图中标示每一个焊接点以及该焊接点的焊缝大小、焊接尺寸要求，并且配合焊接工装进行作业；
S3.将被焊接的大型铝合金板材的焊接区域加热至100℃，进行预热处理，预热处理完成后，将大型铝合金板材放置于水平面的支撑架上，并采用若干个C形夹夹持大型铝合金板材；
S4.调整大型铝合金板材的定位，先采用卡尺进行初步的调整，确定焊接位置，然后采用红外定位装置进行精确定位；
S5.将被焊接的大型铝合金板材的焊接区域加热至750℃，在大型铝合金板材的焊接区域喷涂除气剂，再采用铝合金专用焊丝对大型铝合金板材进行焊接；
S6.焊接完成后，将冷却后的铝合金板材焊接处，在420℃中的环境下固溶100min，并采用超声波对大型铝合金板材做进一步除气处理，将固溶后的大型铝合金板材焊接处转入20℃的水中冷却至室温；
S7.在支撑架上使用激光检测仪测量焊接后的大型板材尺寸是否在公差范围之内，保证每件产品的合格率；
S8.清理、除尽焊粉和熔渣，然后将振动时效设备连接在大型铝合金板材上，进行振动时效处理，消除焊接后所产生的的内应力。
较佳地，所述铝合金专用焊丝主要由如下质量百分比的原料制得：镁镍合金6％、热致变色化合物5％、锂2％、镁1％、铜0.06％、余量为铝及不可避免杂质，所述铝合金专用焊丝的制作方法为将上述原料进行配料，将所述镁镍合金、锂、镁、铜以及余量的铝混合熔炼后，浇注成毛坯棒，将所述毛坯棒加热3h，加热温度为580℃，再将该毛坯棒挤压成丝，经修磨、冷拉、氢退处理后得到初级铝合金专用焊丝，将所述热致变色化合物均匀喷涂在所述初级铝合金专用焊丝的表面上，即得所述铝合金专用焊丝。
较佳地，所述C型夹夹持大型机架时，于靠近C型夹一侧放置卡尺，通过卡尺获取C型夹夹取的大型铝合金板材的长、宽、高尺寸。
较佳地，于靠近C型夹一侧的所述卡尺采用夹紧装置将其固定在机架上，待机架焊接完成之后，再拆除夹紧装置和卡尺。
较佳地，所述除气剂由如下重量份的原料制得：脱水氯化锌20份、氟化锂20份、碳酸铵18份和四氯化碳8份。
较佳地，所述清洗液由如下重量份的原料制得：丙酮11份、乙二醇丁酯8份、硼酸12份、磷酸三钠12份和去离子水90份。
较佳地，所述热致变色化合物为三芳甲烷类化合物、酚类化合物或磺酸类化合物中的一种或两种以上。
较佳地，所述超声波清洗时间为5min，频率为28kHz；所述超声波除气时间为7min，频率为32kHz。
较佳地，所述烘干处理时，于真空干燥箱中进行烘干，烘干温度控制为100℃，时间为20min。
实施例三：本发明提供了如图1所示的大尺寸高精度铝合金焊接工艺，包括以下步骤：
S1.将被焊接的大型铝合金板材表面的焊接区放入清洗液中，在温度30-60℃的清洗液中进行超声波清洗，清洗完成后进行烘干处理；
S2.将清洗完成后的大型铝合金板材放置于水平面的支撑架上，对整体焊接部位每一个焊接或拼装步骤进行技术讲解示意图，示意图中标示每一个焊接点以及该焊接点的焊缝大小、焊接尺寸要求，并且配合焊接工装进行作业；
S3.将被焊接的大型铝合金板材的焊接区域加热至200℃，进行预热处理，预热处理完成后，将大型铝合金板材放置于水平面的支撑架上，并采用若干个C形夹夹持大型铝合金板材；
S4.调整大型铝合金板材的定位，先采用卡尺进行初步的调整，确定焊接位置，然后采用红外定位装置进行精确定位；
S5.将被焊接的大型铝合金板材的焊接区域加热至810℃，在大型铝合金板材的焊接区域喷涂除气剂，再采用铝合金专用焊丝对大型铝合金板材进行焊接；
S6.焊接完成后，将冷却后的铝合金板材焊接处，在500℃中的环境下固溶120min，并采用超声波对大型铝合金板材做进一步除气处理，将固溶后的大型铝合金板材焊接处转入30℃的水中冷却至室温；
S7.在支撑架上使用激光检测仪测量焊接后的大型板材尺寸是否在公差范围之内，保证每件产品的合格率；
S8.清理、除尽焊粉和熔渣，然后将振动时效设备连接在大型铝合金板材上，进行振动时效处理，消除焊接后所产生的的内应力。
较佳地，所述铝合金专用焊丝主要由如下质量百分比的原料制得：镁镍合金9％、热致变色化合物10％、锂4％、镁1.5％、铜0.09％、余量为铝及不可避免杂质，所述铝合金专用焊丝的制作方法为将上述原料进行配料，将所述镁镍合金、锂、镁、铜以及余量的铝混合熔炼后，浇注成毛坯棒，将所述毛坯棒加热4.5h，加热温度为650℃，再将该毛坯棒挤压成丝，经修磨、冷拉、氢退处理后得到初级铝合金专用焊丝，将所述热致变色化合物均匀喷涂在所述初级铝合金专用焊丝的表面上，即得所述铝合金专用焊丝。
较佳地，所述C型夹夹持大型机架时，于靠近C型夹一侧放置卡尺，通过卡尺获取C型夹夹取的大型铝合金板材的长、宽、高尺寸。
较佳地，于靠近C型夹一侧的所述卡尺采用夹紧装置将其固定在机架上，待机架焊接完成之后，再拆除夹紧装置和卡尺。
较佳地，所述除气剂由如下重量份的原料制得：脱水氯化锌30份、氟化锂30份、碳酸铵20份和四氯化碳10份。
较佳地，所述清洗液由如下重量份的原料制得：丙酮12份、乙二醇丁酯10份、硼酸15份、磷酸三钠15份和去离子水100份。
较佳地，所述热致变色化合物为三芳甲烷类化合物、酚类化合物或磺酸类化合物中的一种或两种以上。
较佳地，所述超声波清洗时间为7min，频率为30kHz；所述超声波除气时间为9min，频率为35kHz。
较佳地，所述烘干处理时，于真空干燥箱中进行烘干，烘干温度控制为140℃，时间为30min。
工作原理：将被焊接的大型铝合金板材表面的焊接区放入清洗液中，在温度30-60℃的清洗液中进行超声波清洗，清洗完成后进行烘干处理，将清洗完成后的大型铝合金板材放置于水平面的支撑架上，对整体焊接部位每一个焊接或拼装步骤进行技术讲解示意图，示意图中标示每一个焊接点以及该焊接点的焊缝大小、焊接尺寸要求，并且配合焊接工装进行作业，将被焊接的大型铝合金板材的焊接区域加热至10-200℃，进行预热处理，预热处理完成后，将大型铝合金板材放置于水平面的支撑架上，并采用若干个C形夹夹持大型铝合金板材，调整大型铝合金板材的定位，先采用卡尺进行初步的调整，确定焊接位置，然后采用红外定位装置进行精确定位，将被焊接的大型铝合金板材的焊接区域加热至700-810℃，在大型铝合金板材的焊接区域喷涂除气剂，再采用铝合金专用焊丝对大型铝合金板材进行焊接，焊接完成后，将冷却后的铝合金板材焊接处，在350-500℃中的环境下固溶80-120min，并采用超声波对大型铝合金板材做进一步除气处理，将固溶后的大型铝合金板材焊接处转入10-30℃的水中冷却至室温，在支撑架上使用激光检测仪测量焊接后的大型板材尺寸是否在公差范围之内，保证每件产品的合格率，清理、除尽焊粉和熔渣，然后将振动时效设备连接在大型铝合金板材上，进行振动时效处理，消除焊接后所产生的的内应力。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.大尺寸高精度铝合金焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将被焊接的大型铝合金板材表面的焊接区放入清洗液中，在温度30-60℃的清洗液中进行超声波清洗，清洗完成后进行烘干处理；
S2.将清洗完成后的大型铝合金板材放置于水平面的支撑架上，对整体焊接部位每一个焊接或拼装步骤进行技术讲解示意图，示意图中标示每一个焊接点以及该焊接点的焊缝大小、焊接尺寸要求，并且配合焊接工装进行作业；
S3.将被焊接的大型铝合金板材的焊接区域加热至10-200℃，进行预热处理，预热处理完成后，将大型铝合金板材放置于水平面的支撑架上，并采用若干个C形夹夹持大型铝合金板材；
S4.调整大型铝合金板材的定位，先采用卡尺进行初步的调整，确定焊接位置，然后采用红外定位装置进行精确定位；
S5.将被焊接的大型铝合金板材的焊接区域加热至700-810℃，在大型铝合金板材的焊接区域喷涂除气剂，再采用铝合金专用焊丝对大型铝合金板材进行焊接；
S6.焊接完成后，将冷却后的铝合金板材焊接处，在350-500℃中的环境下固溶80-120min，并采用超声波对大型铝合金板材做进一步除气处理，将固溶后的大型铝合金板材焊接处转入10-30℃的水中冷却至室温；
S7.在支撑架上使用激光检测仪测量焊接后的大型板材尺寸是否在公差范围之内，保证每件产品的合格率；
S8.清理、除尽焊粉和熔渣，然后将振动时效设备连接在大型铝合金板材上，进行振动时效处理，消除焊接后所产生的的内应力。
2.根据权利要求1所述的大尺寸高精度铝合金焊接工艺，其特征在于：所述铝合金专用焊丝主要由如下质量百分比的原料制得：镁镍合金3-9％、热致变色化合物2-10％、锂0.5-4％、镁0.5-1.5％、铜0.03-0.09％、余量为铝及不可避免杂质，所述铝合金专用焊丝的制作方法为将上述原料进行配料，将所述镁镍合金、锂、镁、铜以及余量的铝混合熔炼后，浇注成毛坯棒，将所述毛坯棒加热1.5-4.5h，加热温度为500-650℃，再将该毛坯棒挤压成丝，经修磨、冷拉、氢退处理后得到初级铝合金专用焊丝，将所述热致变色化合物均匀喷涂在所述初级铝合金专用焊丝的表面上，即得所述铝合金专用焊丝。
3.根据权利要求1所述的大尺寸高精度铝合金焊接工艺，其特征在于：所述C型夹夹持大型机架时，于靠近C型夹一侧放置卡尺，通过卡尺获取C型夹夹取的大型铝合金板材的长、宽、高尺寸。
4.根据权利要求3所述的大尺寸高精度铝合金焊接工艺，其特征在于：于靠近C型夹一侧的所述卡尺采用夹紧装置将其固定在机架上，待机架焊接完成之后，再拆除夹紧装置和卡尺。
5.根据权利要求1所述的大尺寸高精度铝合金焊接工艺，其特征在于：所述除气剂由如下重量份的原料制得：脱水氯化锌15-30份、氟化锂15-30份、碳酸铵15-20份和四氯化碳5-10份。
6.根据权利要求1所述的大尺寸高精度铝合金焊接工艺，其特征在于：所述清洗液由如下重量份的原料制得：丙酮10-12份、乙二醇丁酯5-10份、硼酸10-15份、磷酸三钠10-15份和去离子水80-100份。
7.根据权利要求2所述的大尺寸高精度铝合金焊接工艺，其特征在于：所述热致变色化合物为三芳甲烷类化合物、酚类化合物或磺酸类化合物中的一种或两种以上。
8.根据权利要求1所述的大尺寸高精度铝合金焊接工艺，其特征在于：所述超声波清洗时间为2.5-7min，频率为25-30kHz；所述超声波除气时间为3.5-9min，频率为30-35kHz。
9.根据权利要求1所述的大尺寸高精度铝合金焊接工艺，其特征在于：所述烘干处理时，于真空干燥箱中进行烘干，烘干温度控制为80-140℃，时间为15-30min。
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- 2019-10-29 CN CN201911036313.1A patent/CN110666272A/zh active Pending
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