CN111069745B - 一种适用于厚板铝合金的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于厚板铝合金的焊接方法，包括如下步骤：步骤1：在两个待焊工件相邻的待焊接端面处分别设置焊接坡口，两个焊接坡口组成U形坡口，U形坡口以两个待焊工件之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；步骤2：在U形坡口内由下至上依次进行第一层打底焊接、第二层盖面焊接及第三层盖面焊接。本发明所述的一种适用于厚板铝合金的焊接方法，解决了传统的厚板材焊接工艺中存在的需要填充熔敷金属量较多，焊缝在厚度方向收缩不均匀，导致产生的焊接变形较大的技术问题。

Description

一种适用于厚板铝合金的焊接方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其是涉及一种适用于厚板铝合金的焊接方法。

背景技术

铝合金具有优异的物理特性和化学特性，被广泛应用于各类航天运载器的箭体结构的制造。铝合金的理化特性决定了铝合金的焊接工艺与钢有许多的不同之处。铝合金表面极易氧化形成致密、难熔、吸水性强的的氧化膜，容易造成焊缝夹渣、气孔等缺陷；铝合金比热容及热导率高，导致焊接铝合金时的需要的热输入比钢大，热输入过大容易引起组织恶化；铝合金的线膨胀系数较大，焊接变形及焊接裂纹的倾向较大。此外，多层多道焊接时，热输入控制不当容易造成未熔合、未焊透等缺陷。铝合金结构常采用的焊接方法包括钨极惰性气体保护焊(Tungsten Inert Gas welding，TIG焊)、熔化极惰性气体保护焊(MetalInert Gas welding，MIG焊)、等离子弧焊(Plasma Arc Welding，PAW)等。

现役型号火箭的贮箱结构焊接厚度区间为3mm-10mm，针对该厚度范围内铝合金的焊接普遍采用TIG焊工艺，该工艺填丝速度和焊接电流可以独立控制，在一定范围内，可控制母材和焊丝熔化的比例，从而控制焊缝金属的热输入。

随着我国载人航天事业的发展，研制新型大推力载人运载火箭的要求迫在眉睫。如新一代载人运载火箭一级燃烧剂箱的主体焊接厚度最高达到了15mm，采用传统的贮箱TIG焊接工艺，主要存在以下局限：

1)若采用现用的不开坡口的单面双层焊工艺，打底焊接时无法实现15mm厚度不开坡口一次焊透；

2)若采用传统的开坡口的焊接，可采用V形或X形。若采用V形坡口，一方面由于焊道两侧为斜坡，且宽度方向上越往两侧板件越厚，在进行第一道打底焊接时，容易在钝边两侧的根部出现熔不透的情况，V形坡口焊接往往背部还需要进行一层清根封底焊接，费时费力；另一方面，V形坡口的截面尺寸大，需要填充熔敷金属量较多，焊缝在厚度方向收缩不均匀，导致产生的焊接变形较大。若采用X形坡口，需要进行双面焊接，在完成正面焊接需要将焊件翻转，对于大型产品焊接时，背部施焊的可达性较差，施焊位置不方便，对辅助工装的要求较高，产品频繁的翻转严重影响劳动生产率。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种适用于厚板铝合金的焊接方法，解决了传统的厚板材焊接工艺中存在的需要填充熔敷金属量较多，焊缝在厚度方向收缩不均匀，导致产生的焊接变形较大的技术问题；

并且进一步的解决了传统的厚板材焊接工艺过程中，对于大型产品焊接时，背部施焊的可达性较差，施焊位置不方便，对辅助工装的要求较高，产品频繁的翻转严重影响劳动生产率的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种适用于厚板铝合金的焊接方法，包括如下步骤：

步骤1：在两个待焊工件相邻的待焊接端面处分别设置焊接坡口，两个焊接坡口组成U形坡口，所述U形坡口以两个所述待焊工件之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；

步骤2：在U形坡口内由下至上依次进行第一层打底焊接、第二层盖面焊接及第三层盖面焊接。

进一步的，两个所述待焊工件的厚度均为δ，δ＝13mm-17mm，所述U形坡口的钝边为p，p＝10mm-12mm。

进一步的，所述U形坡口的坡口宽度为a，a＝14mm-22mm，所述U形坡口的平台宽度为b，b＝8mm-12mm，所述U形坡口底部对称设有过渡圆角，所述过渡圆角的半径为R，R＝3mm-5mm。

进一步的，第一层打底焊接、第二层盖面焊接及第三层盖面焊接均为自动TIG焊方法，两个所述待焊工件背部设有垫板，所述垫板上设有焊漏槽，所述焊漏槽与两个所述待焊工件之间的间隙正对。

进一步的，所述第一层打底焊接的焊接条件为：焊接电流300-320A，电弧电压14.3-14.7V，焊接速度10-12m/h，He保护气流量12-14L/min。

进一步的，所述第二层盖面焊接为非摆动盖面焊接，所述第二层盖面焊接的焊接条件为：焊接电流410-420A，电弧电压20-22V，焊接速度6-7m/h，送丝速度1400-1800mm/min，Ar保护气流量为14-16L/min，He保护气流量为1-3L/min。

进一步的，所述第三层盖面焊接为非摆动盖面焊接或摆动盖面焊接，所述第三层盖面焊接的焊接条件为：焊接电流420-440A，电弧电压25-28V，送丝速度1000-1400mm/min，焊接速度、Ar保护气流量及He保护气流量均与第二层盖面焊接相同，当所述第三层盖面焊接为摆动盖面焊接时，焊枪摆动幅值10mm，回转周期0.2s，所述焊枪以焊缝中心线为对称轴做垂直于焊缝的循环往复运动。

进一步的，所述第三层盖面焊接完成后，两个所述待焊工件正面的焊缝宽度为20mm-21mm，两个所述待焊工件背部的焊漏宽度为7mm-9mm。

进一步的，在进行步骤2之前对两个所述待焊工件依次清理打磨刮削焊接端的正面、焊接端的背面及焊接端的端面，然后对两个所述待焊工件依次进行调整对接错缝、间隙和定位焊接。

进一步的，定位焊接的焊接条件为：焊接电流230-250A，电弧电压13-13.5V，焊接速度12-18m/h，He保护气流量12-14L/min。

相对于现有技术，本发明所述的一种适用于厚板铝合金的焊接方法具有以下优势：

本发明所述的一种适用于厚板铝合金的焊接方法，通过采用U形坡口形式，并且提高了U形坡口的钝边厚度，在U形坡口内进行单面三层焊接，同时配合焊接工艺参数的精准控制，使每层焊缝只需要一道焊缝就能覆盖整个坡口宽度，实现焊缝成形的控形与控性调节，在保证焊缝质量和接头性能的前提下，最大限度提高焊接效率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种适用于厚板铝合金的焊接方法中的摆动焊盖面焊缝实物图；

图2为本发明实施例所述的一种适用于厚板铝合金的焊接方法中的非摆动焊盖面焊缝实物图；

图3为本发明实施例所述的一种适用于厚板铝合金的焊接方法中的焊缝背面焊缝实物图；

图4为本发明实施例所述的一种适用于厚板铝合金的焊接方法中的U形坡口形状示意图；

图5为本发明实施例所述的一种适用于厚板铝合金的焊接方法中的第一层打底焊接、第二层盖面焊接及第三层盖面焊接排列结构示意图；

图6为本发明实施例所述的一种适用于厚板铝合金的焊接方法中的第一层打底焊接过程示意图。

附图标记说明：

10-待焊工件；11-垫板；20-第一层打底焊接；21-第二层盖面焊接；22-第三层盖面焊接；30-钨极；31-焊枪；32-弧压控制器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种适用于厚板铝合金的焊接方法，包括如下步骤：

步骤1：在两个待焊工件10相邻的待焊接端面处分别设置焊接坡口，两个焊接坡口组成U形坡口，U形坡口以两个所述待焊工件10之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；

在进行步骤2之前对两个待焊工件10依次清理打磨刮削焊接端的正面、焊接端的背面及焊接端的端面，然后对两个待焊工件10依次进行调整对接错缝、间隙和定位焊接；

步骤2：在U形坡口内由下至上依次进行第一层打底焊接20、第二层盖面焊接21及第三层盖面焊接22。

火箭燃料贮箱产品上广泛采用“氦弧打底+氩弧盖面”的TIG焊接工艺方法，由于氦弧产生的热量集中、熔透力强，更加利于厚板的焊接，采用氦弧焊打底，可将坡口的钝边设计的尽量大一些，从而减少焊道层数，减少焊丝的填充量，从而减少焊接变形和热输入量。

若采用传统的U形坡口，由于钝边较小通常为2mm-3mm，需要焊接4-5层以上才能填满熔池，而且每层焊缝采用多道焊才能覆盖整个坡口宽度，对层间金属清理要求较高，增加了焊接缺陷产生的概率，同时焊接热输入量的增加也不利于焊接变形的控制，还会降低焊接接头的力学性能并使组织恶化，而且由于坡面角度较小，在进行厚板焊接时同样会出现打底焊接时坡面根部熔不透的情况。

坡口形式的选择需要综合考虑生产现场的加工条件、焊接工况、焊接方法以及生产效率等问题。对于15mm厚度的铝合金板材，由于厚度较厚，焊接所需要的热输入量大，在进行坡口设计时还要从减少和控制焊接变形的角度考虑。

基于上述思路，本发明提出一种U形坡口，如图4所示，两个待焊工件10的厚度均为δ，δ＝13mm-17mm，U形坡口的钝边为p，p＝10mm-12mm。U形坡口的坡口宽度为a，a＝14mm-22mm，U形坡口的平台宽度为b，b＝8mm-12mm，U形坡口底部对称设有过渡圆角，过渡圆角的半径为R，R＝3mm-5mm。

第一层打底焊接20、第二层盖面焊接21及第三层盖面焊接22均为自动TIG焊方法，两个待焊工件10背部设有垫板11，垫板11上设有焊漏槽，焊漏槽与两个待焊工件10之间的间隙正对，通过垫板11对两个待焊工件10的支撑可实现两个待焊工件10的单面焊双面成形，无需封底焊接，如图5所示。其中，第一层打底焊接20采用氦弧直流焊、不填丝，第二层盖面焊接21及第三层盖面焊接22均采用氦氩混合保护气交流焊、填丝，为保证焊缝正面成形，采用两层盖面焊接。第一层打底焊接20必须焊透，第二层盖面焊接21增大焊接热输入，保证与第一层打底焊接20及U形坡口侧壁良好熔合。第三层盖面焊接22浅而宽，保证向两侧母材圆环过渡。

第一层打底焊接20的焊接条件为：焊接电流300-320A，电弧电压14.3-14.7V，焊接速度10-12m/h，He保护气流量12-14L/min。

第二层盖面焊接21为非摆动盖面焊接，第二层盖面焊接21的焊接条件为：焊接电流410-420A，电弧电压20-22V，焊接速度6-7m/h，送丝速度1400-1800mm/min，Ar保护气流量为14-16L/min，He保护气流量为1-3L/min。

第三层盖面焊接22为非摆动盖面焊接或摆动盖面焊接，第三层盖面焊接22的焊接条件为：焊接电流420-440A，电弧电压25-28V，送丝速度1000-1400mm/min，焊接速度、Ar保护气流量及He保护气流量均与第二层盖面焊接21相同，当第三层盖面焊接22为摆动盖面焊接时，焊枪31摆动幅值10mm，回转周期0.2s，焊枪31以焊缝中心线为对称轴做垂直于焊缝的循环往复运动。

第三层盖面焊接22完成后，两个待焊工件10正面的焊缝宽度为20mm-21mm，两个待焊工件10背部的焊漏宽度为7mm-9mm。

定位焊接的焊接条件为：焊接电流230-250A，电弧电压13-13.5V，焊接速度12-18m/h，He保护气流量12-14L/min。

对第三层盖面焊接22采用的两种盖面方式焊接的接头取样进行力学拉伸性能测试，测试结果如表1、表2所示。母材金属抗拉强度440-470MPa，伸长率10-12％，非摆动盖面焊接接头平均抗拉强度284MPa，伸长率4.3％，接头强度系数0.6-0.65，摆动盖面焊接接头平均抗拉强度288MPa，伸长率5.1％，接头强度系数0.61-0.65。两种接头的强度系数均大于0.5，伸长率大于3％，满足航天飞行器推进器结构使用要求。

表1非摆动盖面焊接接头力学拉伸性能

表2摆动盖面焊接接头力学拉伸性能

试样编号	抗拉强度Rm(MPa)	伸长率A(％)
			3-1	285	6.5
3-2	296	5.5
			3-3	291	5.5
3-4	287	5.5
			4-1	281	4
4-2	287	4.5
			4-3	292	4.5
4-4	287	4.5
			平均值	288	5.1

本实例的工作方式

1、焊前准备

1)将两个待焊工件10的相邻的焊接边加工出U形坡口，并保证U形坡口尺寸严格符合图纸要求，如图4所示。

2)采用酒精或汽油清理待焊工件10表面的油污，然后采用手工拉刀或者风动打磨刷清理待焊工件10正面、背面及端面的氧化膜，要求待焊工件10表面露出金属光泽，保证氧化膜清理到位。

3)将两块待焊工件10放置试验平台的垫板11上，焊漏槽宽20mm，深2mm，根部采用圆角过渡，圆角尺寸为R1mm。采用圆角过渡可保证焊漏与母材之间的圆滑过渡，避免出现应力集中，同时也减少了焊缝修整的工作量。待焊工件10采用长条压板进行机械固定，压板与试验平台通过螺栓进行紧固。调整两个待焊工件10对接间隙与错缝，保证间隙≤0.5mm，错缝≤0.5mm。

2、焊接过程

1)采用氦弧焊对待焊工件10进行定位焊接

定位焊采用高速度、小电流焊接，定位焊只熔化表层金属，不会在背部形成焊漏，目的是为了通过使表面金属熔化初步固定待焊工件的位置，避免在后续的焊接过程中，待焊工件由于受到热输入的影响发生变形而导致位置错动。

2)采用氦弧焊对待焊工件10进行第一层打底焊接20

第一层打底焊接20采用氦弧焊，直流正接。氦弧焊发热量大，热量集中，电弧穿透能力强。打底焊作为保证焊缝成形与焊缝质量的第一道焊缝起着至关重要的作用，打底焊质量的好坏直接影响背部焊漏成形质量，决定了是否需要进行背部封底，此外，打底焊正面成形不好会导致后续盖面焊困难，容易出现层间根部未熔合缺陷。本发明中采用的待焊工件10板材由于U形坡口的钝边较厚，在打底焊时需要严格控制热输入，保证电弧热量均匀稳定输出，使电弧既要在厚度上熔透整个钝边，又不能形成切割的效果，使焊缝成形窄而深，背部焊漏饱满、均匀一致，因此需要对焊接参数进行精准控制，才能保证打底焊缝的精准成形。

a)第一层打底焊接20操作过程中，选用的钨极30直径

钨极30端部角度55-60°，尖端直径2.2-2.5mm，尖端伸出长度7-9mm。

b)焊接时，熔池正面塌陷，钨极30要低于母材表面，需要严格控制钨极30与熔池表面的距离，既要保证钨极30不与熔池接触以免形成夹钨缺陷，又要尽量采用短弧焊接以控制焊缝宽度。在焊前调整钨极30尖端与待焊工件的距离为1.5mm-2mm。由于电弧电压在氦弧焊中直观表现为钨级到产品熔池之间的距离，因此本发明采用外接的弧压控制器32来保证打底焊接过程中钨极30与熔池的相对距离的稳定性；

c)为实现热输入的精准控制，采用较窄的焊接工艺窗口，限定焊接电流300-320A，焊接速度10-12m/h，电弧电压14.3-14.7V，保护气采用99.999％的高纯氦气，气流量12-14L/min；

3)采用氩弧焊对待焊工件10进行第二层盖面焊接21焊接

第二层盖面焊接21主要是为了覆盖第一层打底焊接20，实现熔池的过渡性的填充。第二层盖面焊接21需要增大焊接热输入，保证与第一层打底焊接20及U形坡口侧壁良好熔合。采用交流TIG氩弧焊工艺，填充焊丝，输出电流为交流方波，正负半波电流可独立调节，便于实现热输入的精准控制，同时可保证在满足阴极清理作用的前提下最大限度的减少钨极烧损。焊接参数同样采用精准控制：

a)第二层盖面焊接21的操作过程中，钨极30选用

钨极30端部形状为半球形，钨极30伸出长度7-9mm；

b)相比第一层打底焊接20，增大焊接电流以提高热输入，保证与第一层打底焊接20及U形坡口侧壁良好熔合，增大电弧电压以增大焊缝宽度，保证覆盖打底焊道。具体为：焊接电流410-420A，焊接速度6-7m/h，电弧电压20-22V，送丝速度1400～1800mm/min，保护气采用氩气与氦气的混合气体，以氩气为主，气流量为14-16L/min，氦气为辅，气流量为1-3L/min，氩气中添加少量氦气是为了增大电弧的熔透能力，气体的纯度均为99.999％

d)焊接电流采用低频脉冲调制，脉冲频率0.8-0.9Hz，占空比55％-60％，基值占比58％-65％

4)采用氩弧焊对待焊工件10进行第三层盖面焊接22

第三层盖面焊接22作为最后一层焊缝，需要将整个熔池填满，既要形成一定的余高，同时又要具备足够的熔宽以覆盖整个坡口，因此对第三层盖面焊接22焊缝成形要求更高。本发明中，第三层盖面焊接22采用一道焊缝填充，保证焊缝熔池宽度大于第二层盖面焊接21，避免两层焊接的熔合区重叠造成焊缝性能组织恶化，同时盖面焊缝宽度大于坡口宽度，最终的焊缝成形为浅而宽，并向两侧母材圆滑过渡。传统的开坡口焊接每层焊缝宽度不能覆盖该层焊缝的整个宽度，因此常采用多层多道焊；

第三层盖面焊接22可采用两种焊接方法，分别为焊枪不摆动的交流TIG氩弧焊接和焊枪摆动的交流TIG氩弧焊接。

实施例一，第三层盖面焊接22为焊枪不摆动的交流TIG氩弧焊接

本发明通过对焊接工艺参数的精准调节，保证一道焊缝即可覆盖整个坡口宽度，同时保证两层盖面焊缝的熔合区不重叠，避免焊缝组织和性能恶化。与第二层盖面焊接21一样，同样采用低频脉冲变极性TIG焊，为了得到最终合适的焊缝成形，即保持合适的焊缝成形系数

(熔宽与熔深之比)，第三层盖面焊接22相比于第二层盖面焊接21增大了焊接电流同时要适当提高了电弧电压，使电弧电压与焊接电流保持适当的匹配关系；

本实施例中，U形坡口的参数为a＝18mm，b＝8mm，R＝5mm，p＝10mm，δ＝15mm，两个待焊接工件10之间的间隙为0.2mm，错缝为0.3mm；

定位焊的焊接条件：焊接电流240A，焊接速度12m/h；

第一层打底焊接20的焊接条件：采用弧焊对两个待焊接工件10进行打底焊接，选用的钨极直径为5mm，钨极端部角度55°，尖端直径2.5mm，尖端伸出长度8mm，在焊前调整钨极尖端与待焊接工件10的距离为1.8mm；焊接电流为310A，焊接速度12m/h，电弧电压14.5V，保护气采用99.999％的高纯氦气，气流量14L/min；

第二层盖面焊接21的焊接条件：采用氩弧焊对两个待焊接工件10进行第二层盖面焊接，钨极选用6mm，钨极端部形状为半球形，钨极伸出长度为8mm，焊接电流为415A，焊接速度为7m/h，电弧电压20V送丝速度1600mm/min，氩气流量为16L/min，氦气流量为3L/min，氦气及氩气保护气气体的纯度均为99.999％，焊接电流采用低频脉冲调制，脉冲频率0.8Hz占空比55％，基值占比60％；

第三层盖面焊接22的焊接条件：采用氩弧焊对两个待焊接工件10进行第三层盖面焊接(焊枪不摆动)，钨极选用6mm，钨极端部形状为半球形，钨极伸出长度为8mm，焊接电流为430A，焊接速度为7m/h，电弧电压25V送丝速度1200mm/min，氩气流量为16L/min，氦气流量为3L/min，氦气及氩气保护气气体的纯度均为99.999％，焊接电流采用低频脉冲调制，脉冲频率0.8Hz占空比55％，基值占比60％；

当两对待焊接工件10以实施例一的实施方式焊接完成后，在每对工件上均垂直于焊缝方向选取四处试样，并且对试样进行力学拉伸性能，测试结果如表1所示，试样1-1、试样1-2、试样1-3及试样1-4均选自同一焊后板件，试样2-1、试样2-2、试样2-3及试样2-4均选自同一焊后板件。

实施例二，第三层盖面焊接22为焊枪摆动的交流TIG氩弧焊接

本实施例中，U形坡口的参数为a＝18mm，b＝12mm，R＝3mm，p＝12mm，δ＝15mm，两个待焊接工件10之间的间隙为0.2mm，错缝为0.3mm；

定位焊的焊接条件：焊接电流240A，焊接速度15m/h；

第一层打底焊接20的焊接条件：采用弧焊对两个待焊接工件10进行打底焊接，选用的钨极直径为5mm，钨极端部角度60°，尖端直径2.5mm，尖端伸出长度8mm，在焊前调整钨极尖端与待焊接工件10的距离为2mm；焊接电流为320A，焊接速度10m/h，电弧电压14.5V，保护气采用99.999％的高纯氦气，气流量12L/min；

第二层盖面焊接21的焊接条件：采用氩弧焊对两个待焊接工件10进行第二层盖面焊接，钨极选用6mm，钨极端部形状为半球形，钨极伸出长度为8mm，焊接电流为420A，焊接速度为7m/h，电弧电压21V送丝速度1500mm/min，氩气流量为14L/min，氦气流量为2L/min，氦气保护气气体的纯度均为99.999％；

第三层盖面焊接22的焊接条件：采用氩弧焊对两个待焊接工件10进行第三层盖面焊接，首先将焊枪调整至焊缝中心位置，设定好摆动参数，进行盖面焊接，钨极选用6mm，钨极端部形状为半球形，钨极伸出长度为8mm，焊接电流为420A，焊接速度为7m/h，电弧电压21V送丝速度1500mm/min，氩气流量为14L/min，氦气流量为2L/min，氦气保护气气体的纯度均为99.999％。焊枪摆动幅值10mm，回转周期0.2s，焊枪以焊缝中心线为对称轴做垂直于焊缝的循环往复运动；

第三层盖面焊接22时，还可通过焊枪的摆动增大盖面宽度。摆动焊接是一种有效增加焊缝宽度的焊接工艺方法，焊接时焊枪通过摆动TIG焊可适当增加盖面焊缝宽度，优化焊缝尺寸匹配，改善焊缝成形。试验时采用具有焊枪摆动单元的变极性TIG焊机进行焊接，摆动单元功能全面可靠，具有焊枪定幅定频摆动功能。

当两对待焊接工件10以实施例二的实施方式焊接完成后，在每对工件上均垂直于焊缝方向选取四处试样，并且对试样进行力学拉伸性能，测试结果如表2所示，试样3-1、试样3-2、试样3-3及试样3-4均选自同一焊后板件，试样4-1、试样4-2、试样4-3及试样4-4均选自同一焊后板件。

3、焊缝成形

盖面后的焊缝成形如图1、图2所示，可见采用不摆动盖面和摆动盖面，其焊缝正面鱼鳞纹美观，背部焊漏均匀饱满，宽度均匀一致。在工程实际应用中，焊缝宽度在15％波动范围内下均可以满足实际应用要求。对焊后试片的焊缝尺寸进行测量，测量正面焊缝宽度范围为20mm-21mm，背部焊漏看度范围为7mm-9mm，波动范围较小，均小于15％。因此，焊缝宽度的均匀性是满足实际应用要求的。

以上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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种适用于厚板铝合金的焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：在两个待焊工件（10）相邻的待焊接端面处设置分别设置焊接坡口，两个焊接坡口组成U形坡口，所述U形坡口以两个所述待焊工件（10）之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；

步骤2：在U形坡口内由下至上依次进行第一层打底焊接（20）、第二层盖面焊接（21）及第三层盖面焊接（22）；

两个所述待焊工件（10）的厚度均为δ，δ=13mm-17mm，所述U形坡口的钝边为p，p=10mm-12mm；

所述U形坡口的坡口宽度为a，a=14mm-22mm，所述U形坡口的平台宽度为b，b=8mm-12mm，所述U形坡口底部对称设有过渡圆角，所述过渡圆角的半径为R，R=3mm-5mm；

第一层打底焊接（20）、第二层盖面焊接（21）及第三层盖面焊接（22）均为自动TIG焊方法，两个所述待焊工件（10）背部设有垫板（11），所述垫板（11）上设有焊漏槽，所述焊漏槽与两个所述待焊工件（10）之间的间隙正对；

所述第一层打底焊接（20）的焊接条件为：焊接电流300-320A，电弧电压14.3-14.7V，焊接速度10-12m/h，He保护气流量12-14L/min；

所述第二层盖面焊接（21）为非摆动盖面焊接，所述第二层盖面焊接（21）的焊接条件为：焊接电流410-420A，电弧电压20-22V，焊接速度6-7m/h，送丝速度1400-1800mm/min，Ar保护气流量为14-16L/min，He保护气流量为1-3L/min；

所述第三层盖面焊接（22）为非摆动盖面焊接或摆动盖面焊接，所述第三层盖面焊接（22）的焊接条件为：焊接电流420-440A，电弧电压25-28V，送丝速度1000-1400mm/min，焊接速度、Ar保护气流量及He保护气流量均与第二层盖面焊接（21）相同，当所述第三层盖面焊接（22）为摆动盖面焊接时，焊枪（31）摆动幅值10mm，回转周期0.2s，所述焊枪（31）以焊缝中心线为对称轴做垂直于焊缝的循环往复运动。

2.根据权利要求1所述的一种适用于厚板铝合金的焊接方法，其特征在于：所述第三层盖面焊接（22）完成后，两个所述待焊工件（10）正面的焊缝宽度为20mm-21mm，两个所述待焊工件（10）背部的焊漏宽度为7mm-9mm。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种适用于厚板铝合金的焊接方法，其特征在于：在进行步骤2之前对两个所述待焊工件（10）依次清理打磨刮削焊接端的正面、焊接端的背面及焊接端的端面，然后对两个所述待焊工件（10）依次进行调整对接错缝、间隙和定位焊接。

4.根据权利要求3所述的一种适用于厚板铝合金的焊接方法，其特征在于：定位焊接的焊接条件为：焊接电流230-250A，电弧电压13-13.5V，焊接速度12-18m/h，He保护气流量12-14L/min。

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