CN113478169A - 一种可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，包括：清理裂纹表面；在裂纹处进行焊接，当焊件的镁质量分数含量大于2％时，选择ER5183焊丝进行焊接；当焊件的镁质量分数含量小于等于2％时，选择ER4043焊丝进行焊接；修磨焊缝表面；检查焊接接头。应用本发明实施例所提供的技术方案，针对不同可热处理强化铝合金的特殊性能，选择ER4043和ER5183两种焊接材料分别焊接不同的热处理强化铝合金，焊接材料不需要选择与母材成分相匹配或相当的材料，均能满足焊缝的性能，保证焊接接头修复质量和使用性能的要求，并具有通用性，焊接材料采购较为简单、方便。
Description
技术领域
本申请涉及裂纹焊接修复技术领域，特别是涉及一种可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法。
背景技术
铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类，而形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化铝合金应用较为广泛，如铝镁合金、铝硅合金、铝锰合金等，它们具有良好的塑性、耐腐蚀性和较好的焊接性能，但强度、硬度较低。
随着我国工业技术的发展，生产设备中可热处理强化铝合金的应用也逐渐增多，如锻造铝合金、硬铝合金、超硬铝合金及大部分铸造铝合金等，相比不可热处理强化铝合金，它具有一定的耐腐蚀性，还具有较高的强度和硬度，但焊接性较差。
目前，国内外对可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复技术研究较少，遇到可热处理强化铝合金设备部件出现问题时，由于焊接修复工艺不配套导致可热处理强化铝合金设备不能及时处理而带来较大的经济损失。比如冷剪机离合器上铸造铝合金定位压板(材质：ZL110)生产过程中产生多处裂纹，由于没有备件，且采购周期又长，导致棒线材设备无法正常运行造成停产；重罐铁水钩上硬质铝合金(材质：7075-T6)，因超负荷使用造成断裂，严重影响生产。
有的用于可热处理强化铝合金裂纹焊接修复技术方面采用了一些工艺和措施，各有其特点，但只对某些热处理强化铝合金裂纹修复有好的作用，不能全面解决问题。
综上所述，如何有效地改进可热处理强化铝合金裂纹焊接修复方法，确保设备的生产运行，减少经济损失等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
申请内容
本申请的目的是提供一种可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，该可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法能有效地解决可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复工艺问题，可保证焊接接头修复质量和使用性能的要求，确保了设备的生产运行，减少了经济损失。
为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
一种可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，包括：
清理裂纹表面；
在裂纹处进行焊接，当焊件的镁质量分数含量大于2％时，选择ER5183焊丝进行焊接；当焊件的镁质量分数含量小于等于2％时，选择ER4043焊丝进行焊接；
修磨焊缝表面；
检查焊接接头。
其中，在裂纹处进行焊接，具体为：
当裂纹的两端横向贯通焊件时，从裂纹的第一出头端向第二出头端依次进行分段退焊，焊接方向为从远离第一出头端的一侧指向靠近第一出头端的一侧；
当裂纹的两端在焊件上均未出头时，从裂纹的中间向两端进行奇数分段退焊和偶数分段退焊，奇数分段退焊和偶数分段退焊间隔交替进行，奇数分段退焊和偶数分段退焊的焊接方向相反，焊接方向为从裂纹中间指向裂纹端部；
当裂纹仅有一端在焊件上出头时，从未出头端向出头端进行分段间段退焊，焊接方向为从远离出头端的一侧指向靠近出头端的一侧。
其中，在裂纹处进行焊接的过程中，每段裂纹的长度小于100mm。
其中，在裂纹处进行焊接，具体为：
当焊接厚度小于或等于10mm时，在裂纹处采取多层焊接；
当焊接厚度大于10mm时，在裂纹处采取多层多道焊。
其中，在裂纹处进行焊接之前，包括：
当焊件的厚度大于等于10mm时，将焊件进行焊前预热，预热温度为100℃～150℃。
其中，在裂纹处进行焊接过程中，包括：控制层间或道间温度，使层间或道间温度等于或高于预热温度，层间或道间最高温度不超过预热温度的30％。
其中，在裂纹处进行焊接过程中，包括：
在底层和中间层每一段焊后立即用小铁锤在焊道表面进行锤击；
盖面层完成后立即用木锤在焊缝和两侧进行锤击。
其中，所述在底层和中间层每一段焊后立即用小铁锤在焊道表面进行锤击时，包括：
锤击焊道中间；
锤击焊道与母材的结合处，达到布满麻点为止。
其中，在裂纹处进行焊接过程中，每层或每道间焊接前，清除上一道或上一层表面的氧化膜。
其中，所述清理裂纹表面，包括：
清除裂纹缺陷；
在裂纹处修磨坡口；
清除坡口面及两侧的氧化铝膜。
本申请所提供的可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，包括：清理裂纹表面；在裂纹处进行焊接，当焊件的镁质量分数含量大于2％时，选择ER5183焊丝进行焊接；当焊件的镁质量分数含量小于等于2％时，选择ER4043焊丝进行焊接；修磨焊缝表面；检查焊接接头。
应用本发明实施例所提供的技术方案，通过不同热处理强化铝合金裂纹现象研究，制定出采取不同的合理的焊接顺序，以控制焊接应力和防止应力集中；针对不同可热处理强化铝合金的特殊性能，选择ER4043和ER5183两种焊接材料分别焊接不同的热处理强化铝合金，焊接材料不需要选择与母材成分相匹配或相当的材料，均能满足焊缝的性能，保证焊接接头修复质量和使用性能的要求，并具有通用性，焊接材料采购较为简单、方便。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法的实施流程图；
图2为裂纹的两端横向贯通焊件的焊接修复方法示意图；
图3为裂纹的两端在焊件上均未出头的焊接修复方法示意图；
图4为短裂纹仅有一端在焊件上出头的焊接修复方法示意图；
图5为长裂纹仅有一端在焊件上出头的焊接修复方法示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，该可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法能有效地解决可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复工艺问题，可保证焊接接头修复质量和使用性能的要求，确保了设备的生产运行，减少了经济损失。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
参见图1所示，为本申请实施例所提供的可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法的实施流程图，该方法可以包括以下步骤：
S110：清理裂纹表面。
在实际应用中，清理裂纹表面，保证裂纹表面的金属光泽度，保证裂纹表面与焊材紧密连接。
可以通过以下方式清理裂纹表面，包括：
清除裂纹缺陷；
在裂纹处修磨坡口；
清除坡口面及两侧的氧化铝膜。
为了便于描述，将上述几个步骤结合起来进行说明。
用硬质合金砂轮片或旋转锉清除裂纹缺陷，并在裂纹处修磨坡口，优选地，将坡口修磨程成60°。再用不锈钢丝刷清除坡口面及两侧15～20mm范围内的氧化铝膜，直到露出金属光泽。
S120：在裂纹处进行焊接，当焊件的镁质量分数含量大于2％时，选择ER5183焊丝进行焊接；当焊件的镁质量分数含量小于等于2％时，选择ER4043焊丝进行焊接。
在实际应用中，通过进行不同可热处理强化铝合金的焊接实践，在对热处理强化铝合金的焊接裂纹缺陷修复时，可分别选择两种焊接材料ER4043和ER5183焊丝来焊接。其中ER5183焊丝是用来焊接镁质量分数含量大于2％的可热处理强化铝合金，ER5183焊丝是用来焊接镁质量分数含量小于等于2％的可热处理强化铝合金。ER4043和ER5183焊丝都具有较好的抗腐蚀性和较高的强度，母材焊接变形小，抗裂性好，都能保证焊缝的使用性能和要求，解决了不同的可热处理强化铝合金焊接材料选择难的问题。
S130：修磨焊缝表面。
在实际应用中，焊缝冷却到室温后，修磨焊缝表面，使焊缝表面余高或凸度不超过1mm，焊缝与母材结合处过渡圆滑，以提高焊接接头抗疲劳的强度。
S140：检查焊接接头。
在实际应用中，焊接接头可以采用着色渗透探伤检查，如未发现有裂纹现象，则裂纹修复符合要求，可交付使用。
应用本发明实施例所提供的技术方案，通过不同热处理强化铝合金裂纹现象研究，制定出采取不同的合理的焊接顺序，以控制焊接应力和防止应力集中；针对不同可热处理强化铝合金的特殊性能，选择ER4043和ER5183两种焊接材料分别焊接不同的热处理强化铝合金，焊接材料不需要选择与母材成分相匹配或相当的材料，均能满足焊缝的性能，保证焊接接头修复质量和使用性能的要求，并具有通用性，焊接材料采购较为简单、方便。
在本申请实施例中，在裂纹处进行焊接，具体为：
当裂纹的两端横向贯通焊件时，从裂纹的第一出头端向第二出头端依次进行分段退焊，焊接方向为从远离第一出头端的一侧指向靠近第一出头端的一侧；
当裂纹的两端在焊件上均未出头时，从裂纹的中间向两端进行奇数分段退焊和偶数分段退焊，奇数分段退焊和偶数分段退焊间隔交替进行，奇数分段退焊和偶数分段退焊的焊接方向相反，焊接方向为从裂纹中间指向裂纹端部；
当裂纹仅有一端在焊件上出头时，从未出头端向出头端进行分段间段退焊，焊接方向为从远离出头端的一侧指向靠近出头端的一侧。
在实际应用中，根据所产生的不同裂纹和断裂现象，基于裂纹产生的位置和长短，分别采取不同的分段退焊法或分段间段退焊法，采取合理的分段焊接顺序和焊接方向，不仅能减少焊接变形和焊接应力，还可使应力分布较均匀，防止出现应力集中而产生裂纹。如附图2、3、4、5所示，数字表示焊接顺序，箭头所指焊接方向。
在本申请实施例中，在裂纹处进行焊接的过程中，每段裂纹的长度小于100mm。
在实际应用中，每段裂纹的长度不能太大，每段长度不超过100mm，比如80mm，根据裂纹的长度选择焊接段数，如附图4、5所示，进一步减少焊接变形和焊接应力，使应力分布较均匀，防止出现应力集中而产生裂纹。
在本申请的一种具体实施方式中，可以通过以下方式在裂纹处进行焊接，具体为：
当焊接厚度小于或等于10mm时，在裂纹处采取多层焊接；
当焊接厚度大于10mm时，在裂纹处采取多层多道焊。
在实际应用中，焊接厚度小于或等于10mm时采取多层焊接，厚度大于10mm时应采取多层多道焊，保证每层每道焊接的质量。
需要说明的是，焊接设备的选择不受限制，比如可以选用脉冲手工钨极氩弧交流焊机，功率可以在315A以上。保护气体可以选择高纯氩，氩气纯度99.999％。焊接工艺参数如表1所示。
表1焊接工艺参数
优选地，在裂纹处进行焊接之前，包括：
当焊件的厚度大于等于10mm时，将焊件进行焊前预热，预热温度为100℃～150℃。
在实际应用中，由于铝合金的导热系数大，铝合金的导热系数约为钢的4倍，焊件较大或厚度大于等于10mm时，可焊前预热100～150℃，以除去母材中的水分和提高焊缝升温速度及降低冷却速度，有利于防止氢气孔的产生。
在本申请实施例中，在裂纹处进行焊接过程中，包括：控制层间或道间温度，使层间或道间温度等于或高于预热温度，层间或道间最高温度不超过预热温度的30％。
在实际应用中，焊接过程中控制层间或道间温度等于或略高于预热温度，层间或道间最高温度不超过预热温度的30％，以防焊接接头温度过高，增大热影响区宽度。
在本申请的另一种具体实施方式中，可以通过以下方式在裂纹处进行焊接：
在底层和中间层每一段焊后立即用小铁锤在焊道表面进行锤击。
在实际应用中，焊接过程中每焊完一段，立即用带圆头的小铁锤锤击焊道(铁锤重0.5kg、圆头直径D＝8mm)，可降低焊接过程的较多应力。
盖面层完成后立即用木锤在焊缝和两侧进行锤击。
在实际应用中，盖面层完成后立即又用木锤在焊缝和两侧进行锤击(木锤重0.5kg，圆柱形，锤击端圆弧长40mm、圆心角度数为25°的圆弧)，以减少焊接部位的残余应力、应力集中和强化焊接接头。
在本申请实施例中，在底层和中间层每一段焊后立即用小铁锤在焊道表面进行锤击时，包括：
锤击焊道中间；
锤击焊道与母材的结合处，达到布满麻点为止。
在实际应用中，先锤击焊道中间再锤击焊道与母材的结合处，达到布满麻点为止，可消除焊接接头的较多应力，且细化晶粒、提高焊接接头的强度和改善其塑韧性，有利于防止焊缝裂纹产生
在本申请实施例中，在裂纹处进行焊接过程中，每层或每道间焊接前，清除上一道或上一层表面的氧化膜。
在实际应用中，每层或每道间焊接前，用不锈钢丝刷清除上一道或上一层表面的氧化膜，以防氧化膜进入焊缝形成夹杂。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本申请所提供的可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，其特征在于，包括：
清理裂纹表面；
在裂纹处进行焊接，当焊件的镁质量分数含量大于2％时，选择ER5183焊丝进行焊接；当焊件的镁质量分数含量小于等于2％时，选择ER4043焊丝进行焊接；
修磨焊缝表面；
检查焊接接头。
2.根据权利要求1所述的可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，其特征在于，在裂纹处进行焊接，具体为：
当裂纹的两端横向贯通焊件时，从裂纹的第一出头端向第二出头端依次进行分段退焊，焊接方向为从远离第一出头端的一侧指向靠近第一出头端的一侧；
当裂纹的两端在焊件上均未出头时，从裂纹的中间向两端进行奇数分段退焊和偶数分段退焊，奇数分段退焊和偶数分段退焊间隔交替进行，奇数分段退焊和偶数分段退焊的焊接方向相反，焊接方向为从裂纹中间指向裂纹端部；
当裂纹仅有一端在焊件上出头时，从未出头端向出头端进行分段间段退焊，焊接方向为从远离出头端的一侧指向靠近出头端的一侧。
3.根据权利要求2所述的可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，其特征在于，在裂纹处进行焊接的过程中，每段裂纹的长度小于100mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，其特征在于，在裂纹处进行焊接，具体为：
当焊接厚度小于或等于10mm时，在裂纹处采取多层焊接；
当焊接厚度大于10mm时，在裂纹处采取多层多道焊。
5.根据权利要求4所述的可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，其特征在于，在裂纹处进行焊接之前，包括：
当焊件的厚度大于等于10mm时，将焊件进行焊前预热，预热温度为100℃～150℃。
6.根据权利要求5所述的可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，其特征在于，在裂纹处进行焊接过程中，包括：控制层间或道间温度，使层间或道间温度等于或高于预热温度，层间或道间最高温度不超过预热温度的30％。
7.根据权利要求4所述的可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，其特征在于，在裂纹处进行焊接过程中，包括：
在底层和中间层每一段焊后立即用小铁锤在焊道表面进行锤击；
盖面层完成后立即用木锤在焊缝和两侧进行锤击。
8.根据权利要求7所述的可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，其特征在于，所述在底层和中间层每一段焊后立即用小铁锤在焊道表面进行锤击时，包括：
锤击焊道中间；
锤击焊道与母材的结合处，达到布满麻点为止。
9.根据权利要求7所述的可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，其特征在于，在裂纹处进行焊接过程中，每层或每道间焊接前，清除上一道或上一层表面的氧化膜。
10.根据权利要求1-3任一项所述的可热处理强化铝合金裂纹的焊接修复方法，其特征在于，所述清理裂纹表面，包括：
清除裂纹缺陷；
在裂纹处修磨坡口；
清除坡口面及两侧的氧化铝膜。
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| CN109570711A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-05 | 内蒙古机集团林峰特种铸造有限公司 | 铝硅镁材质铝合金裂纹焊接方法 |
-
2021
- 2021-08-11 CN CN202110920735.6A patent/CN113478169A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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|---|
| 王元良等: "《高速列车铝合金结构材料及焊接材料》" * |
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