CN115122048A - 一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法，包括以下步骤：步骤一，化学清洗；步骤二，打磨烘干；步骤三，制前回火；步骤四，工装固定；步骤五，预热处理；步骤六，焊接加工；步骤七，退火处理；本发明，通过化学清洗去除了焊材表面的杂质，防止杂质在焊接过程中分解膨胀，避免在焊接面出现鼓皮，提高了焊接加工的合格率，通过在焊接加工之间进行回火处理来消除焊材中的内应力，提高了焊材的延展性和韧性，改善了焊材的低周疲劳耐性，防止在焊接后形成疲劳裂纹，进而提高了焊接加工的稳定性，通过在焊接后对焊接合金进行退火处理，消除了焊接过程中产生的残余应力，避免在焊接面发生应力腐蚀，从而保障了焊接后的产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金焊接技术领域，具体为一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法。
背景技术
摩擦搅拌焊接是一种固相连接过程，焊接时摩擦头与工件表面接触摩擦，产生的热量使工件处于热塑状态，这种焊接方式在焊接的过程中不会产生火焰、电弧或辐射，焊接时无需使用保护气体，是一种高效、安全、低成本的新型焊接方法，但是现有的铝合金搅拌摩擦焊接方法在焊接处理之前缺乏对焊材的表面进行处理，焊材表面残留的杂质在焊接过程中会受热膨胀，导致在焊接面形成鼓皮现象，从而影响了焊接后生产的合格率，同时在合金的焊接过程中焊材中累积的内应力，会影响焊接后铝合金的疲劳性能，使用过程中易形成疲劳裂纹，进而影响了焊接的稳定性，且现有的铝合金搅拌摩擦焊接方法在焊接好缺乏退火处理，焊接后因高温形变会在合金材料中形成残余应力，进而在焊接面出现应力腐蚀的现象，降低了焊接后的产品质量，因此设计一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法，包括以下步骤：步骤一，化学清洗；步骤二，打磨烘干；步骤三，制前回火；步骤四，工装固定；步骤五，预热处理；步骤六，焊接加工；步骤七，退火处理；
其中上述步骤一中，使用除油粉低泡表面活性剂喷淋在焊材的表面，喷淋后使用清水冲洗，冲洗后放入碱性除杂液中浸泡处理，浸泡处理后取出，得到去油焊材，备用；
其中上述步骤二中，使用打磨机对去油焊材的表面进行打磨，随后放入超声波清洗机中进行超声波清洗，清洗后放入烘箱中烘烤处理，烘烤处理后得到干燥焊材，取出备用；
其中上述步骤三中，将步骤二中备好的干燥焊材放入真空炉中，随后进行匀速升温，随后恒温静置，静置后在真空炉中冷却至室温得到回火焊材，取出备用；
其中上述步骤四中，使用固定工装将回火焊材固定在焊接平台上，随后将焊接件放置在焊接平台上，随后调节焊接面之间的焊缝间距和焊接面的平行度，调整完成后，将焊接件固定在焊接平台上；
其中上述步骤五中，使用预设设备对焊接平台上的回火焊材进行预热处理，预热处理后得到待焊接焊材，备用；
其中上述步骤六中，使用搅拌摩擦焊接设备对焊接平台上的待焊接焊材进行焊接加工，将焊接件与待焊接焊材固定焊接起来，随后使用纱布对焊接进行打磨处理，打磨处理后得到焊接合金，备用；
其中上述步骤七中，将焊接合金放入真空炉中，随后使真空炉升温，升温后静置，静置后使真空炉匀速降温，降温后取出得到抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金焊件。
优选的，所述步骤一中，使用除油粉低泡表面活性剂对焊材进行喷淋的时间为10～15min，清水冲洗的时间为3～5min，碱性除杂液由浓度为0.5％的氢氧化钠溶液和碳酸氢钠混合而成，且碱性除杂液的pH值为8～9，浸泡处理的时间为10～15min。
优选的，所述步骤二中，超声波清洗时，超声波清洗机的工作频率为5～13kHz，超声波清洗的时间为3～7min，烘烤处理的温度为65～75℃，烘烤处理的时间为45～50min。
优选的，所述步骤三中，真空炉的升温速率为4～5℃/min，升温到418～422℃，恒温静置在418～422℃的温度下静置100～120min。
优选的，所述步骤四中，调节焊接面之间焊缝间距为0.8～1.2，同时使焊缝之间的平行度误差为0～0.3。
优选的，所述步骤五中，对回火焊材进行预热处理的温度为270～273℃，预热处理的时间为35～40min。
优选的，所述步骤六中，焊接加工时，摩擦头的转速为1080～1120r/min，焊接线速度为98～100mm/min。
优选的，所述步骤七中，真空炉的升温速率为9～10℃/min，升温至540～550℃，静置时间为45～60min，静置时真空炉的温度为540～550℃，降温处理时的降温速率为4～5℃/min，温度降低至30～60℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法，通过使用除油粉低泡表面活性剂对焊材去除了焊材表面的油渍，之后使用由氢氧化钠溶液和碳酸氢钠混合而成的碱性除杂液去除焊材的表面氧化层，防止杂质在焊接过程中分解膨胀，避免在焊接面出现鼓皮，提高了焊接加工的合格率，通过在焊接之前对焊材进行回火处理，消除焊材中的内应力，提高了延展性和韧性，进而提高了焊材的低周疲劳耐性，防止在焊接后形成疲劳裂纹，进而提高了焊接的稳定性，通过在焊接后对焊接合金进行退火处理，消除了焊接过程中产生的残余应力，避免应力腐蚀现象的发生，进而保障了焊接后的产品质量。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
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。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。
请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法，包括以下步骤：步骤一，化学清洗；步骤二，打磨烘干；步骤三，制前回火；步骤四，工装固定；步骤五，预热处理；步骤六，焊接加工；步骤七，退火处理；
其中上述步骤一中，使用除油粉低泡表面活性剂对焊材进行喷淋处理10～15min，喷淋后使用清水冲洗3～5min，冲洗后放入碱性除杂液中进行浸泡处理10～15min，其中碱性除杂液由浓度为0.5％的氢氧化钠溶液和碳酸氢钠混合而成，且碱性除杂液的pH值为8～9；
其中上述步骤二中，使用打磨机对去油焊材的表面进行打磨，随后放入超声波清洗机中进行超声波清洗3～7min，且清洗时超声波清洗机的工作频率为5～13kHz，清洗后放入烘箱中在65～75℃的温度下进行烘烤处理45～50min，烘烤处理后得到干燥焊材，取出备用；
其中上述步骤三中，将步骤二中备好的干燥焊材放入真空炉中，随后使真空炉以4～5℃/min的升温速率将温度升高至418～422℃，随后在418～422℃的温度下进行恒温静置，静置后在真空炉中冷却至室温得到回火焊材，取出备用；
其中上述步骤四中，使用固定工装将回火焊材固定在焊接平台上，随后将焊接件放置在焊接平台上，随后调节焊接面之间的焊缝间距为0.8～1.2，同时使焊缝之间的平行度误差为0～0.3，调整完成后，将焊接件固定在焊接平台上；
其中上述步骤五中，使用预设设备对焊接平台上的回火焊材进行预热处理，预热处理的温度为270～273℃，且预热处理的时间为35～40min，预热处理后得到待焊接焊材，备用；
其中上述步骤六中，使用搅拌摩擦焊接设备对焊接平台上的待焊接焊材进行焊接加工，将焊接件与待焊接焊材固定焊接起来，焊接加工时，摩擦头的转速为1080～1120r/min，焊接线速度为98～100mm/min，随后使用纱布对焊接进行打磨处理，打磨处理后得到焊接合金，备用；
其中上述步骤七中，将焊接合金放入真空炉中，随后使真空炉以9～10℃/min的升温速率升温至540～550℃，之后在540～550℃的温度下静置45～60min，静置后使真空炉以4～5℃/min的降温速率，将温度降低至30～60℃，降温后取出得到抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金焊件。
基于上述，本发明的优点在于，该发明使用时，通过对焊材进行化学清洗和打磨烘干，去除焊材表面残留的氧化层和杂质，防止杂质在焊接过程中分解膨胀，避免在焊接面出现鼓皮，提高了焊接加工的合格率，通过在焊接之前对焊材进行回火处理，消除焊材中的内应力，提高了延展性和韧性，进而改善了焊材的低周疲劳耐性，防止在焊接后形成疲劳裂纹，进而提高了焊接的稳定性，通过在焊接后对焊接合金进行退火处理，消除了在焊接过程中产生的残余应力，防止在焊接后发生应力腐蚀的现象，从而保障了焊接后的产品质量。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (8)
1.一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法，包括以下步骤：步骤一，化学清洗；步骤二，打磨烘干；步骤三，制前回火；步骤四，工装固定；步骤五，预热处理；步骤六，焊接加工；步骤七，退火处理；其特征在于：
其中上述步骤一中，使用除油粉低泡表面活性剂喷淋在焊材的表面，喷淋后使用清水冲洗，冲洗后放入碱性除杂液中浸泡处理，浸泡处理后取出，得到去油焊材，备用；
其中上述步骤二中，使用打磨机对去油焊材的表面进行打磨，随后放入超声波清洗机中进行超声波清洗，清洗后放入烘箱中烘烤处理，烘烤处理后得到干燥焊材，取出备用；
其中上述步骤三中，将步骤二中备好的干燥焊材放入真空炉中，随后进行匀速升温，随后恒温静置，静置后在真空炉中冷却至室温得到回火焊材，取出备用；
其中上述步骤四中，使用固定工装将回火焊材固定在焊接平台上，随后将焊接件放置在焊接平台上，随后调节焊接面之间的焊缝间距和焊接面的平行度，调整完成后，将焊接件固定在焊接平台上；
其中上述步骤五中，使用预设设备对焊接平台上的回火焊材进行预热处理，预热处理后得到待焊接焊材，备用；
其中上述步骤六中，使用搅拌摩擦焊接设备对焊接平台上的待焊接焊材进行焊接加工，将焊接件与待焊接焊材固定焊接起来，随后使用纱布对焊接进行打磨处理，打磨处理后得到焊接合金，备用；
其中上述步骤七中，将焊接合金放入真空炉中，随后使真空炉升温，升温后静置，静置后使真空炉匀速降温，降温后取出得到抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金焊件。
2.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤一中，使用除油粉低泡表面活性剂对焊材进行喷淋的时间为10～15min，清水冲洗的时间为3～5min，碱性除杂液由浓度为0.5％的氢氧化钠溶液和碳酸氢钠混合而成，且碱性除杂液的pH值为8～9，浸泡处理的时间为10～15min。
3.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤二中，超声波清洗时，超声波清洗机的工作频率为5～13kHz，超声波清洗的时间为3～7min，烘烤处理的温度为65～75℃，烘烤处理的时间为45～50min。
4.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤三中，真空炉的升温速率为4～5℃/min，升温到418～422℃，恒温静置在418～422℃的温度下静置100～120min。
5.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤四中，调节焊接面之间焊缝间距为0.8～1.2，同时使焊缝之间的平行度误差为0～0.3。
6.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤五中，对回火焊材进行预热处理的温度为270～273℃，预热处理的时间为35～40min。
7.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤六中，焊接加工时，摩擦头的转速为1080～1120r/min，焊接线速度为98～100mm/min。
8.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀疲劳裂纹的铝合金搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述步骤七中，真空炉的升温速率为9～10℃/min，升温至540～550℃，静置时间为45～60min，静置时真空炉的温度为540～550℃，降温处理时的降温速率为4～5℃/min，温度降低至30～60℃。
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