CN112157335A - 一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械焊接研究技术领域,公开了一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,利用制备得到的焊丝对移动式液压升降机进行焊接,焊丝焊接速度高,焊缝成型性好,不会嵌入到铝合金内部造成焊接缺陷,保障了焊接接头的力学性能,解决了现有技术中针对铝合金活泼性材料的焊接保护性差的问题。本发明优化了焊丝材质和焊接工艺,保证焊缝金属和焊接热影响区具有良好的力学性能和综合性能,保证焊缝具有一定的致密性,大部分操作情况下没有气孔、夹渣,偶尔有极少量的气孔和夹渣,但数量、尺寸、形状均不超过允许值,能够防止在焊接接头内部产生冷裂纹和热裂纹,形成的焊缝成型美观,具有良好的工艺性。
Description
技术领域
本发明属于机械焊接研究技术领域,具体涉及一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法。
背景技术
铝合金及其加工材料具有一系列优良特性,诸如密度小、比强度和比刚度高、弹性好、抗冲击性能良好、耐腐蚀、耐磨、高导电、高导热、易进行表面处理、良好的加工成型性以及高回收再生性等。铝在地球中的储量极其丰富,仅在氧和硅之后蕴藏量居第三位。因此, 在工程领域内, 铝一直被认为是“机会金属”、“希望金属”, 铝工业则一直被认为是“朝阳工业”。
铝合金材质的液压升降机因为其使用方便,占地小等特点深受广大用户的喜爱,是我们在工业生产中经常使用到的搬运器械。在粮食机械中应用范围较广,例如:移动式转向抛粮机、移动式胶带运输机、移动式除尘输送机等,液压升降机的性能在一定程度上决定了粮食生产运输的效率。铝合金作为升降机金属结构材料比较理想,铝合金密度低,但是强度比较高,用它制作升降机主体构件的话,虽然质量轻,但稳定性却非常好,可以保证升降作业的安全稳定进行。同时,铝合金在塑性方面也比较突出,所以用来加工成各种型材产品都能得到良好的精度。而由于铝合金的特性,铝合金的焊接一直是工业生产的难点。铝合金焊接过程中容易产生气孔、夹杂和焊接裂纹等缺陷,焊缝性能与表面质量往往难以达到设计要求。因此,研究铝合金材质的移动式液压升降机焊接问题成为推动粮食机械事业发展的最为迫切的课题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,焊缝表面能够成形良好,熔宽窄,焊缝及热影响区无气孔缺陷。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,其中主要技术手段为:利用制备得到的焊丝对移动式液压升降机进行焊接,焊丝焊接速度高,焊缝成型性好,不会嵌入到铝合金内部造成焊接缺陷,保障了焊接接头的力学性能;
具体的,所述铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法包括以下工艺步骤:
焊接中使用的焊丝按照质量百分比计含有以下元素:Zn占2.3-2.5%、Si占0.35-0.38%、Fe占0.25-0.30%、Mg占3.8-4.0%、Cu占0.7-1.0%、Mn占0.6-0.8%、Ti占0.18-0.20%、Cr占0.15-0.18%、Zr占0.13-0.15%、RE元素占0.010-0.013%、剩余为Al和不可避免的杂质;焊接工艺包括以下步骤:
(1)焊接前,将铝合金待焊接件接口34-40毫米范围的表面依次用600、800、1200目的碳化硅砂纸打磨,然后使用丙酮溶液对焊接面进行擦拭,除去油污,去除油脂后使用去离子水冲洗2-3次,在120-130℃的烘箱中烘干;
(2)将铝合金工件放在试验台上,以制备得到的焊丝进行焊接,所使用的焊接工艺参数为:焊接过程中采用工业纯氩进行保护,环境湿度在53-55%之间,氩气流量为12-14升/米,焊接电流为130-150A,焊接电压为15-16V,焊接速度为118-120厘米/分钟;
(3)焊接后进行抛光:把铝合金工件放在抛光盘的1/2 半径处,采用抛光-侵蚀-抛光的措施,每次抛光时间为2-3 分钟,反复2-3 次,侵蚀过程中使用蘸有侵蚀剂的棉花轻轻擦拭,然后用乙醇清洗2-3遍。
所述焊丝制备方法:
(1)采用中频感应炉在700-705℃下将纯铝熔化后,升温过程中,加入除去RE元素的剩余成分,全部熔化后,加入RE元素,以流量为1.3-1.4立方米/分钟的速度通入保护气体进行精炼,通气时间为34-40分钟;所述保护气体中氩气与氮气体积比为8-9:2-3;
(2)精炼后进行除气,静置12-15分钟进行除渣铸造,浇铸温度为740-750℃,水压为0.22-0.24MPa,铸造速度为270-280厘米/分钟,使用的冷却水进水口温度为16-20℃,出水口温度为44-46℃;
(3)浇铸后进行挤压塑型,挤压压力为230-240MPa,挤压速度为18-22米/分钟,挤压得到直径为23-26毫米的圆棒,挤压后降温至410-420℃,保温80-90分钟,在260-280℃下时效处理3-4小时冷却至常温即可,再经过机械加工得到焊丝细条即可。
作为对上述方案的进一步描述,所述焊丝尺寸为截面为1.4*1.4平方毫米的细条。
作为对上述方案的进一步描述,所述RE元素中包含了质量分数为35-45%的Y元素、25-35%的La元素、10-15%的Ce元素和剩余的Sc元素。
作为对上述方案的进一步描述,抛光过程中使用的侵蚀剂配制比例为:混合酸15-20毫升,蒸馏水10-15毫升,乙醇90-100毫升。
作为对上述方案的进一步描述,所述的混合酸是每100毫升中含有:l.0-1.5毫升氢氟酸、1.5-2.0毫升盐酸、2.5-3.0毫升硝酸、剩余体积的水混合得到的,所述氢氟酸质量浓度为5.0-6.0%、盐酸质量浓度为8-10%、硝酸质量浓度为20-22%。
本发明相比现有技术具有以下优点:为了解决现有的铝合金材质的移动式液压升降机在焊接过程中易出现焊接裂纹等问题,本发明提供了一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,利用制备得到的焊丝对移动式液压升降机进行焊接,焊丝焊接速度高,焊缝成型性好,不会嵌入到铝合金内部造成焊接缺陷,保障了焊接接头的力学性能,解决了现有技术中针对铝合金活泼性材料的焊接保护性差的问题。本发明优化了焊丝材质和焊接工艺,保证焊缝金属和焊接热影响区具有良好的力学性能和综合性能,保证焊缝具有一定的致密性,大部分操作情况下没有气孔、夹渣,偶尔有极少量的气孔和夹渣,但数量、尺寸、形状均不超过允许值,能够防止在焊接接头内部产生冷裂纹和热裂纹,形成的焊缝成型美观,具有良好的工艺性。所形成的接口结合强度高,抗热冲击性能强,耐腐蚀性能和耐磨性能显著提高,避免了化学腐蚀造成的影响升降机使用寿命的问题。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,应当理解,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所提供的技术方案。
实施例1
一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,所述铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法包括以下工艺步骤:
焊接中使用的焊丝按照质量百分比计含有以下元素:Zn占2.3%、Si占0.35%、Fe占0.25%、Mg占3.8%、Cu占0.7%、Mn占0.6%、Ti占0.18%、Cr占0.15%、Zr占0.13%、RE元素占0.010%、剩余为Al和不可避免的杂质;焊接工艺包括以下步骤:
(1)焊接前,将铝合金待焊接件接口34-40毫米范围的表面依次用600、800、1200目的碳化硅砂纸打磨,然后使用丙酮溶液对焊接面进行擦拭,除去油污,去除油脂后使用去离子水冲洗2次,在120℃的烘箱中烘干;
(2)将铝合金工件放在试验台上,以制备得到的焊丝进行焊接,所使用的焊接工艺参数为:焊接过程中采用工业纯氩进行保护,环境湿度在53-55%之间,氩气流量为12升/米,焊接电流为130A,焊接电压为15V,焊接速度为118厘米/分钟;
(3)焊接后进行抛光:把铝合金工件放在抛光盘的1/2 半径处,采用抛光-侵蚀-抛光的措施,每次抛光时间为2分钟,反复2次,侵蚀过程中使用蘸有侵蚀剂的棉花轻轻擦拭,然后用乙醇清洗2-3遍。
所述焊丝制备方法:
(1)采用中频感应炉在700℃下将纯铝熔化后,升温过程中,加入除去RE元素的剩余成分,全部熔化后,加入RE元素,以流量为1.3立方米/分钟的速度通入保护气体进行精炼,通气时间为34分钟;所述保护气体中氩气与氮气体积比为8:2;
(2)精炼后进行除气,静置12分钟进行除渣铸造,浇铸温度为740℃,水压为0.22MPa,铸造速度为270厘米/分钟,使用的冷却水进水口温度为16℃,出水口温度为44℃;
(3)浇铸后进行挤压塑型,挤压压力为230MPa,挤压速度为18米/分钟,挤压得到直径为23毫米的圆棒,挤压后降温至410℃,保温80分钟,在260℃下时效处理3小时冷却至常温即可,再经过机械加工得到焊丝细条即可。
作为对上述方案的进一步描述,所述焊丝尺寸为截面为1.4*1.4平方毫米的细条。
作为对上述方案的进一步描述,所述RE元素中包含了质量分数为35%的Y元素、25%的La元素、10%的Ce元素和剩余的Sc元素。
作为对上述方案的进一步描述,抛光过程中使用的侵蚀剂配制比例为:混合酸15毫升,蒸馏水10毫升,乙醇90毫升。
作为对上述方案的进一步描述,所述的混合酸是每100毫升中含有:l.0毫升氢氟酸、1.5毫升盐酸、2.5毫升硝酸、剩余体积的水混合得到的,所述氢氟酸质量浓度为5.0%、盐酸质量浓度为8%、硝酸质量浓度为20%。
通过实施例1的方法将制备得到的焊丝焊接长度为30厘米,宽度为10厘米,厚度为2.5毫米的铝合金5083母材试件,作为试样,制备5件。
对制备得到的试样焊接接头处按照ASME-IX标准进行力学性能测试,结果为:抗拉强度为331MPa,屈服强度为184MPa,延伸率为18.6%。
通过电镜观察:焊缝表面形成良好,表面紧密排列,焊缝以及热影响区无气孔,表面光滑。
实施例2
一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,所述铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法包括以下工艺步骤:
焊接中使用的焊丝按照质量百分比计含有以下元素:Zn占2.4%、Si占0.36%、Fe占0.28%、Mg占3.9%、Cu占0.8%、Mn占0.7%、Ti占0.19%、Cr占0.16%、Zr占0.14%、RE元素占0.012%、剩余为Al和不可避免的杂质;焊接工艺包括以下步骤:
(1)焊接前,将铝合金待焊接件接口34-40毫米范围的表面依次用600、800、1200目的碳化硅砂纸打磨,然后使用丙酮溶液对焊接面进行擦拭,除去油污,去除油脂后使用去离子水冲洗2次,在125℃的烘箱中烘干;
(2)将铝合金工件放在试验台上,以制备得到的焊丝进行焊接,所使用的焊接工艺参数为:焊接过程中采用工业纯氩进行保护,环境湿度在53-55%之间,氩气流量为13升/米,焊接电流为140A,焊接电压为15.5V,焊接速度为119厘米/分钟;
(3)焊接后进行抛光:把铝合金工件放在抛光盘的1/2 半径处,采用抛光-侵蚀-抛光的措施,每次抛光时间为2.5分钟,反复2 次,侵蚀过程中使用蘸有侵蚀剂的棉花轻轻擦拭,然后用乙醇清洗2遍。
所述焊丝制备方法:
(1)采用中频感应炉在702℃下将纯铝熔化后,升温过程中,加入除去RE元素的剩余成分,全部熔化后,加入RE元素,以流量为1.35立方米/分钟的速度通入保护气体进行精炼,通气时间为37分钟;所述保护气体中氩气与氮气体积比为8.5:2.5;
(2)精炼后进行除气,静置13分钟进行除渣铸造,浇铸温度为745℃,水压为0.23MPa,铸造速度为275厘米/分钟,使用的冷却水进水口温度为18℃,出水口温度为45℃;
(3)浇铸后进行挤压塑型,挤压压力为235MPa,挤压速度为20米/分钟,挤压得到直径为25毫米的圆棒,挤压后降温至415℃,保温85分钟,在270℃下时效处理3.5小时冷却至常温即可,再经过机械加工得到焊丝细条即可。
作为对上述方案的进一步描述,所述焊丝尺寸为截面为1.4*1.4平方毫米的细条。
作为对上述方案的进一步描述,所述RE元素中包含了质量分数为40%的Y元素、30%的La元素、12%的Ce元素和剩余的Sc元素。
作为对上述方案的进一步描述,抛光过程中使用的侵蚀剂配制比例为:混合酸18毫升,蒸馏水12毫升,乙醇95毫升。
作为对上述方案的进一步描述,所述的混合酸是每100毫升中含有:l.2毫升氢氟酸、1.8毫升盐酸、2.8毫升硝酸、剩余体积的水混合得到的,所述氢氟酸质量浓度为5.5%、盐酸质量浓度为9%、硝酸质量浓度为21%。
通过实施例2的方法将制备得到的焊丝焊接长度为30厘米,宽度为10厘米,厚度为2.5毫米的铝合金5083母材试件,作为试样,制备5件。
对制备得到的试样焊接接头处按照ASME-IX标准进行力学性能测试,结果为:抗拉强度为333MPa,屈服强度为185MPa,延伸率为18.7%。
通过电镜观察:焊缝表面形成良好,表面紧密排列,焊缝以及热影响区无气孔,表面光滑。
实施例3
一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,所述铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法包括以下工艺步骤:
焊接中使用的焊丝按照质量百分比计含有以下元素:Zn占2.5%、Si占0.38%、Fe占0.30%、Mg占4.0%、Cu占1.0%、Mn占0.8%、Ti占0.20%、Cr占0.18%、Zr占0.15%、RE元素占0.013%、剩余为Al和不可避免的杂质;焊接工艺包括以下步骤:
(1)焊接前,将铝合金待焊接件接口34-40毫米范围的表面依次用600、800、1200目的碳化硅砂纸打磨,然后使用丙酮溶液对焊接面进行擦拭,除去油污,去除油脂后使用去离子水冲洗3次,在130℃的烘箱中烘干;
(2)将铝合金工件放在试验台上,以制备得到的焊丝进行焊接,所使用的焊接工艺参数为:焊接过程中采用工业纯氩进行保护,环境湿度在53-55%之间,氩气流量为14升/米,焊接电流为150A,焊接电压为16V,焊接速度为120厘米/分钟;
(3)焊接后进行抛光:把铝合金工件放在抛光盘的1/2 半径处,采用抛光-侵蚀-抛光的措施,每次抛光时间为3 分钟,反复3 次,侵蚀过程中使用蘸有侵蚀剂的棉花轻轻擦拭,然后用乙醇清洗3遍。
所述焊丝制备方法:
(1)采用中频感应炉在705℃下将纯铝熔化后,升温过程中,加入除去RE元素的剩余成分,全部熔化后,加入RE元素,以流量为1.4立方米/分钟的速度通入保护气体进行精炼,通气时间为40分钟;所述保护气体中氩气与氮气体积比为9:3;
(2)精炼后进行除气,静置15分钟进行除渣铸造,浇铸温度为750℃,水压为0.24MPa,铸造速度为280厘米/分钟,使用的冷却水进水口温度为20℃,出水口温度为46℃;
(3)浇铸后进行挤压塑型,挤压压力为240MPa,挤压速度为22米/分钟,挤压得到直径为26毫米的圆棒,挤压后降温至420℃,保温90分钟,在280℃下时效处理4小时冷却至常温即可,再经过机械加工得到焊丝细条即可。
作为对上述方案的进一步描述,所述焊丝尺寸为截面为1.4*1.4平方毫米的细条。
作为对上述方案的进一步描述,所述RE元素中包含了质量分数为45%的Y元素、35%的La元素、15%的Ce元素和剩余的Sc元素。
作为对上述方案的进一步描述,抛光过程中使用的侵蚀剂配制比例为:混合酸20毫升,蒸馏水15毫升,乙醇100毫升。
作为对上述方案的进一步描述,所述的混合酸是每100毫升中含有:1.5毫升氢氟酸、2.0毫升盐酸、3.0毫升硝酸、剩余体积的水混合得到的,所述氢氟酸质量浓度为6.0%、盐酸质量浓度为10%、硝酸质量浓度为22%。
通过实施例3的方法将制备得到的焊丝焊接长度为30厘米,宽度为10厘米,厚度为2.5毫米的铝合金5083母材试件,作为试样,制备5件。
对制备得到的试样焊接接头处按照ASME-IX标准进行力学性能测试,结果为:抗拉强度为332MPa,屈服强度为184MPa,延伸率为18.6%。
通过电镜观察:焊缝表面形成良好,表面紧密排列,焊缝以及热影响区无气孔,表面光滑。
Claims (7)
1.一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)焊接前,将铝合金待焊接件接口34-40毫米范围的表面依次用600、800、1200目的碳化硅砂纸打磨,然后使用丙酮溶液对焊接面进行擦拭,除去油污,去除油脂后使用去离子水冲洗2-3次,在120-130℃的烘箱中烘干;
(2)将铝合金工件放在试验台上,以制备得到的焊丝进行焊接,所使用的焊接工艺参数为:焊接过程中采用工业纯氩进行保护,环境湿度在53-55%之间,氩气流量为12-14升/米,焊接电流为130-150A,焊接电压为15-16V,焊接速度为118-120厘米/分钟;
(3)焊接后进行抛光:把铝合金工件放在抛光盘的1/2 半径处,采用抛光-侵蚀-抛光的措施,每次抛光时间为2-3 分钟,反复2-3 次,侵蚀过程中使用蘸有侵蚀剂的棉花轻轻擦拭,然后用乙醇清洗2-3遍。
2.如权利要求1所述一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,其特征在于,所述焊接中使用的焊丝按照质量百分比计含有以下元素:Zn占2.3-2.5%、Si占0.35-0.38%、Fe占0.25-0.30%、Mg占3.8-4.0%、Cu占0.7-1.0%、Mn占0.6-0.8%、Ti占0.18-0.20%、Cr占0.15-0.18%、Zr占0.13-0.15%、RE元素占0.010-0.013%、剩余为Al和不可避免的杂质。
3.如权利要求1所述一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,其特征在于,所述焊丝制备方法:
(1)采用中频感应炉在700-705℃下将纯铝熔化后,升温过程中,加入除去RE元素的剩余成分,全部熔化后,加入RE元素,以流量为1.3-1.4立方米/分钟的速度通入保护气体进行精炼,通气时间为34-40分钟;所述保护气体中氩气与氮气体积比为8-9:2-3;
(2)精炼后进行除气,静置12-15分钟进行除渣铸造,浇铸温度为740-750℃,水压为0.22-0.24MPa,铸造速度为270-280厘米/分钟,使用的冷却水进水口温度为16-20℃,出水口温度为44-46℃;
(3)浇铸后进行挤压塑型,挤压压力为230-240MPa,挤压速度为18-22米/分钟,挤压得到直径为23-26毫米的圆棒,挤压后降温至410-420℃,保温80-90分钟,在260-280℃下时效处理3-4小时冷却至常温即可,再经过机械加工得到焊丝细条即可。
4.如权利要求1所述一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,其特征在于,所述焊丝尺寸为截面为1.4*1.4平方毫米的细条。
5.如权利要求1所述一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,其特征在于,步骤(3)所述抛光过程中使用的侵蚀剂配制比例为:混合酸15-20毫升,蒸馏水10-15毫升,乙醇90-100毫升。
6.如权利要求2所述一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,其特征在于,所述RE元素中包含了质量分数为35-45%的Y元素、25-35%的La元素、10-15%的Ce元素和剩余的Sc元素。
7.如权利要求5所述一种铝合金材质的移动式液压升降机的焊接方法,其特征在于,所述的混合酸是每100毫升中含有:l.0-1.5毫升氢氟酸、1.5-2.0毫升盐酸、2.5-3.0毫升硝酸、剩余体积的水混合得到的,所述氢氟酸质量浓度为5.0-6.0%、盐酸质量浓度为8-10%、硝酸质量浓度为20-22%。
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- 2020-09-29 CN CN202011053389.8A patent/CN112157335A/zh active Pending
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