CN110842383A - 一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，属于焊接技术领域中防止焊接断面腐蚀、开裂的方法，其目的在于提供一种使用寿命更长的防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂方法。该方法是在铝合金焊接结构件的切口面上堆焊有金属堆焊层，金属堆焊层沿铝合金焊接结构件表面向铝合金焊接结构件的连接焊缝延伸，金属堆焊层覆盖住靠近切口面一侧的连接焊缝。本发明通过采用金属堆焊层进行覆盖、过渡的方法能够有效防止铝合金焊接结构件的切口面裸露在外面而产生层状撕裂问题。由于部分焊缝被金属堆焊层覆盖住，腐蚀物质不易进入，腐蚀物质不易通过焊缝对焊缝造成腐蚀、损坏，提高铝合金焊接结构件的使用寿命。

Description

一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法
技术领域
本发明属于焊接技术领域，涉及一种防止焊接断面腐蚀、开裂的方法。
背景技术
铝及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、基建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，对铝合金焊接结构的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。
伴随着焊接性研究的深入，由两组或多组铝合金焊接形成的铝合金焊接结构件的层状撕裂逐渐被人们所发现、认识。在铝合金焊接时，不可避免地要对铝合金焊接结构件进行裁剪、切割，这就会在铝合金焊接结构件上形成切口面。铝合金结构件将在这个切口面上形成缝隙、孔隙，这些缝隙、孔隙将一定程度上加强了铝合金焊接结构的层状撕裂。
7A52高强铝合金焊接结构件的层状撕裂是指裸露的铝合金端面在受海水腐蚀以及垂直于板材表面方向的拉应力作用时，在铝合金板端面出现一种沿板材轧制方向扩展的具有阶梯状的裂纹。高强铝合金焊接结构件在海水中工作时所受的应力应变状况复杂；当板厚方向受海水腐蚀及循环拉应力作用时，在高强铝合金焊接结构件的裸露端容易产生层状撕裂，这种问题常出现在T形接头、角接头和搭接接头中。这种层状撕裂现象严重影响到焊接结构件的使用安全，一是由于这种层状撕裂现象很难被及时发现；二是在一定的循环拉应力作用下，焊接结构件的单个层状撕裂将成为极其危险的裂纹源，很快会发生不断的扩展和聚合，致使焊接结构件在一个很短的时间内突然破坏，从而导致焊接构件失效，焊接结构件的使用寿命缩短。
修复层状撕裂的工作量非常大，首先需要将层状撕裂处的金属刨除干净，然后再进行补焊；其次，因为层状撕裂比较深导致返修工作量巨大，浪费大量的人力、物力和财力，所以能用简单的方法防止7A52高强铝合金焊接结构件裸露端面发生层状撕裂显得尤为重要。
另外，由于焊料与工件的材质不同，因而在工件和焊料熔化形成熔融区域，熔池冷却凝固后便形成材料之间的连接。但是由于焊料与工件的材质不同，因而在熔融区域与工件之间将可能存有缝隙，环境中的海水、腐蚀气体等腐蚀物质将通过缝隙渗透进来，影响焊缝处的连接稳定性，最终使焊接结构件的使用寿命缩短。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种使用寿命更长的防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，在铝合金焊接结构件的切口面上堆焊有金属堆焊层，金属堆焊层沿铝合金焊接结构件表面向铝合金焊接结构件的连接焊缝延伸，金属堆焊层覆盖住靠近切口面一侧的连接焊缝。
为提高铝合金结构件的抗腐蚀性能，延长铝合金结构件的使用寿命，将金属堆焊层完全覆盖住铝合金焊接结构件的切口面。优选，金属堆焊层完全覆盖住铝合金焊接结构件的切口面后继续往四个侧面延伸，延伸的长度至少1.5mm。
为提高堆焊效果与效率，堆焊时，焊丝的直径为1.4-3.0mm，保护气体的纯度大于95.99％，保护气体的流量为15～20L/min，焊接电流为200～250A，焊接电压为20～25V，焊接速度为20-25cm/min，金属堆焊层厚度为4～6mm，焊接喷嘴直径为15-20mm。
当铝合金焊接结构件为T型焊接接头，堆焊时采用左焊法，焊丝的直径为1.6-1.7mm，保护气体的纯度大于98.99％，保护气体的流量为18～20L/min，焊接电流为230～250A，焊接电压23～25V，焊接速度为20-25cm/min，金属堆焊层厚度为5～6mm，焊接喷嘴直径为18-20mm。
当铝合金焊接结构件为角接接头，堆焊时采用左焊法，焊丝的直径为1.4-1.6mm，保护气体的纯度大于97.99％，保护气体的流量为16～18L/min，焊接电流为210～240A，焊接电压20～23V，焊接速度为20-22cm/min，金属堆焊层厚度为4～5mm，焊接喷嘴直径为15-16mm。
当铝合金焊接结构件为搭接接头，堆焊时采用左焊法，焊丝的直径为2.5-3.0mm，保护气体的纯度大于96.99％，保护气体的流量为15～16L/min，焊接电流为230～250A，焊接电压23～25V，焊接速度为20-21cm/min，金属堆焊层厚度为4～5mm，焊接喷嘴直径为16-18mm。
为提高金属堆焊层与连接焊缝之间融合的可靠性，减少腐蚀物质的进入，将铝合金焊接结构件的连接焊接与切口面上的堆焊之间的时间间隔3-5min。
为保证堆焊时具有一定的熔合深度，在堆焊过程中，摆动焊丝，焊丝的摆动幅度为3cm/min。
堆焊结束后，从磁粉检测方法对金属堆焊层表面进行检测。金属堆焊层不得有裂纹和未熔合等缺陷，如果发现这类缺陷应及时进行修补。
金属堆焊层与连接焊缝重合的宽度16-25mm。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明中，采用金属堆焊层进行覆盖、过渡的方法能够有效防止铝合金焊接结构件的切口面裸露在外面而产生层状撕裂问题。金属堆焊层采用气体保护焊方法进行堆焊，堆焊过程简单、方便、高效，堆焊密实性较好，能有效减少腐蚀物质的渗透入，减少腐蚀物质对铝合金焊接结构件的切口面造成腐蚀、损坏。由于焊接过程产生的冶金效应，金属堆焊层对裸露的铝合金切口面形成防护，起到锁边作用，可有效的防止高强铝合金焊接结构件裸露端面受海水、腐蚀气体等腐蚀物质的腐蚀而产生层状撕裂问题。另外，由于金属堆焊层覆盖住靠近切口面一侧的连接焊缝，因而部分焊缝被金属堆焊层覆盖住，腐蚀物质不易进入，腐蚀物质不易通过焊缝对焊缝造成腐蚀、损坏，提高铝合金焊接结构件的使用寿命。
附图说明
图1是本发明中T型焊接接头的堆焊示意图；
图2是本发明中角接接头的堆焊示意图；
图3是本发明中搭接接头的堆焊示意图；
图4是本发明中堆焊层的堆焊示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
铝合金焊接结构件在进行拼装、焊接时，需要对铝合金进行裁剪、剪切，然后将剪切、割断后的铝合金按需求拼装成所需结构后，焊接固定。由于铝合金进行了裁剪、剪切，因而铝合金新的端面(即切口面)并未进行特殊处理，因而其不像刚出厂的铝合金的端面那样密室，铝合金新的端面将存在更多的细缝、间隙。本申请中的防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，就是对铝合金新的端面进行处理，避免腐蚀杂质对铝合金焊接结构件表面进行处理。在铝合金焊接结构件的切口面上堆焊有金属堆焊层，金属堆焊层沿铝合金焊接结构件表面向铝合金焊接结构件的连接焊缝延伸，金属堆焊层覆盖住靠近切口面一侧的连接焊缝。
为提高铝合金结构件的抗腐蚀性能，延长铝合金结构件的使用寿命，将金属堆焊层完全覆盖住铝合金焊接结构件的切口面。优选，金属堆焊层完全覆盖住铝合金焊接结构件的切口面后继续往四个侧面延伸，延伸的长度至少1.5mm。
为提高堆焊效果与效率，堆焊时，焊丝的直径为1.4-3.0mm，保护气体的纯度大于95.99％，保护气体的流量为15～20L/min，焊接电流为200～250A，焊接电压为20～25V，焊接速度为20-25cm/min，金属堆焊层厚度为4～6mm，焊接喷嘴直径为15-20mm。
当铝合金焊接结构件为T型焊接接头，堆焊时采用左焊法，焊丝的直径为1.6-1.7mm，保护气体的纯度大于98.99％，保护气体的流量为18～20L/min，焊接电流为230～250A，焊接电压23～25V，焊接速度为20-25cm/min，金属堆焊层厚度为5～6mm，焊接喷嘴直径为18-20mm。
当铝合金焊接结构件为角接接头，堆焊时采用左焊法，焊丝的直径为1.4-1.6mm，保护气体的纯度大于97.99％，保护气体的流量为16～18L/min，焊接电流为210～240A，焊接电压20～23V，焊接速度为20-22cm/min，金属堆焊层厚度为4～5mm，焊接喷嘴直径为15-16mm。
当铝合金焊接结构件为搭接接头，堆焊时采用左焊法，焊丝的直径为2.5-3.0mm，保护气体的纯度大于96.99％，保护气体的流量为15～16L/min，焊接电流为230～250A，焊接电压23～25V，焊接速度为20-21cm/min，金属堆焊层厚度为4～5mm，焊接喷嘴直径为16-18mm。
为提高金属堆焊层与连接焊缝之间融合的可靠性，减少腐蚀物质的进入，将铝合金焊接结构件的连接焊接与切口面上的堆焊之间的时间间隔3-5min。
为保证堆焊时具有一定的熔合深度，在堆焊过程中，摆动焊丝，焊丝的摆动幅度为3cm/min。
堆焊结束后，从磁粉检测方法对金属堆焊层表面进行检测。金属堆焊层不得有裂纹和未熔合等缺陷，如果发现这类缺陷应及时进行修补。
实施例1
一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，该铝合金焊接结构件为T型焊接接头，如附图1所示。先焊接T型焊接接头，待T型焊接接头焊接完毕后，对T型焊接接头进行防腐蚀、开裂处理。
具体处理方法为：在铝合金焊接结构件的切口面上采用气体保护焊方法堆焊金属堆焊层，该金属对焊层用于锁边。焊接保护气体为Ar，堆焊厚度为5～6mm。堆焊用的焊丝型号为ER5356，焊丝直径为1.6mm。堆焊用焊接设备型号为TPS5000，焊接电流230～250A，焊接电压23～25V，焊接速度为23cm/min，喷嘴直径为16mm，保护气体纯度为99.99％，保护气体流量20L/min。堆焊时采用左焊法，以保证一定的熔合深度，堆焊过程中适当摆动焊丝，以保证每道焊缝之间的熔合效果。
堆焊的过渡金属层的宽度应不小于高强铝合金T型焊接结构件裸露端面的宽度。
堆焊结束后，用磁粉检测方法检测堆焊层金属表面，堆焊层不得有裂纹和未熔合等缺陷，如果发现这类缺陷应进行修补。
实施例2
一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，该铝合金焊接结构件为角接接头，如附图2所示。先焊接角接接头，待角接接头焊接完毕后，对角接接头进行防腐蚀、开裂处理。
具体处理方法为：在铝合金焊接结构件的切口面上采用气体保护焊方法堆焊金属堆焊层，该金属对焊层用于锁边。焊接保护气体为Ar，堆焊厚度为4～6mm。堆焊用的焊丝型号为ER5356，焊丝直径为1.6mm。堆焊用焊接设备型号为TPS5000，焊接电流210～240A，焊接电压20～23V，焊接速度为20cm/min，喷嘴直径为16mm，保护气体纯度为99.99％，保护气体流量18L/min。堆焊时采用左焊法，以保证一定的熔合深度，堆焊过程中不摆动焊丝，以保证每道焊缝之间的熔合效果。
堆焊的过渡金属层的宽度应不小于高强铝合金T型焊接结构件裸露端面的宽度。
堆焊结束后，用磁粉检测方法检测堆焊层金属表面，堆焊层不得有裂纹和未熔合等缺陷，如果发现这类缺陷应进行修补。
实施例3
一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，该铝合金焊接结构件为搭接接头，如附图3所示。先焊接搭接接头，待搭接接头焊接完毕后，对搭接接头进行防腐蚀、开裂处理。
具体处理方法为：在铝合金焊接结构件的切口面上采用气体保护焊方法堆焊金属堆焊层，该金属对焊层用于锁边。焊接保护气体为Ar，堆焊厚度为4～6mm。堆焊用的焊丝型号为ER5356，焊丝直径为3.0mm。堆焊用焊接设备型号为TPS5000，焊接电流230～250A，焊接电压23～25V，焊接速度为20cm/min，喷嘴直径为16mm，保护气体纯度为99.99％，保护气体流量15L/min，堆焊时采用左焊法，以保证一定的熔合深度，堆焊过程中不摆动焊丝，以保证每道焊缝之间的熔合效果。
堆焊的过渡金属层的宽度应不小于高强铝合金T型焊接结构件裸露端面的宽度。
堆焊结束后，用磁粉检测方法检测堆焊层金属表面，堆焊层不得有裂纹和未熔合等缺陷，如果发现这类缺陷应进行修补。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，其特征在于：在铝合金焊接结构件的切口面(1)上堆焊有金属堆焊层(2)，金属堆焊层(2)沿铝合金焊接结构件表面向铝合金焊接结构件的连接焊缝(3)延伸，金属堆焊层(2)覆盖住靠近切口面(1)一侧的连接焊缝(3)。
2.如权利要求1所述的一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，其特征在于：金属堆焊层(2)完全覆盖住铝合金焊接结构件的切口面(1)。
3.如权利要求1所述的一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，其特征在于：堆焊时，焊丝的直径为1.4-3.0mm，保护气体的纯度大于95.99％，保护气体的流量为15～20L/min，焊接电流为200～250A，焊接电压为20～25V，焊接速度为20-25cm/min，金属堆焊层(2)厚度为4～6mm，焊接喷嘴直径为15-20mm。
4.如权利要求1所述的一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，其特征在于：铝合金焊接结构件为T型焊接接头，堆焊时采用左焊法，焊丝的直径为1.6-1.7mm，保护气体的纯度大于98.99％，保护气体的流量为18～20L/min，焊接电流为230～250A，焊接电压23～25V，焊接速度为20-25cm/min，金属堆焊层(2)厚度为5～6mm，焊接喷嘴直径为18-20mm。
5.如权利要求1所述的一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，其特征在于：铝合金焊接结构件为角接接头，堆焊时采用左焊法，焊丝的直径为1.4-1.6mm，保护气体的纯度大于97.99％，保护气体的流量为16～18L/min，焊接电流为210～240A，焊接电压20～23V，焊接速度为20-22cm/min，金属堆焊层(2)厚度为4～5mm，焊接喷嘴直径为15-16mm。
6.如权利要求1所述的一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，其特征在于：铝合金焊接结构件为搭接接头，堆焊时采用左焊法，焊丝的直径为2.5-3.0mm，保护气体的纯度大于96.99％，保护气体的流量为15～16L/min，焊接电流为230～250A，焊接电压23～25V，焊接速度为20-21cm/min，金属堆焊层(2)厚度为4～5mm，焊接喷嘴直径为16-18mm。
7.如权利要求1所述的一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，其特征在于：铝合金焊接结构件的连接焊接与切口面(1)上的堆焊之间的时间间隔3-5min。
8.如权利要求1所述的一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，其特征在于：堆焊过程中，摆动焊丝，焊丝的摆动幅度为3cm/min。
9.如权利要求1所述的一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，其特征在于：堆焊结束后，从磁粉检测方法对金属堆焊层(2)表面进行检测。
10.如权利要求1所述的一种防止铝合金焊接结构件端面腐蚀开裂的方法，其特征在于：金属堆焊层(2)与连接焊缝(3)重合的宽度16-25mm。
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