一种铝合金异型结构件钻孔补焊方法与流程

本发明涉及一种铝合金异型结构件钻孔补焊方法，具体涉及一种球型面五通焊缝接头上采用钻孔补焊方法。

背景技术：

某结构件材料为lf12，壁厚3mm，焊缝接头为“马蹄形”对接，由于异型结构件空间结构受限，需焊枪与焊接接头平面夹角呈65°姿态，方可保证焊接；经验所知焊枪与焊接接头平面夹角≤85°，焊缝保护效果弱，焊缝上存在x光无法透视(即0.3mm以下的气孔无法检测)的微小气孔，特别在焊缝边缘居多，这种微小气孔按照设计标准允许存在。而常规补焊方法由于缺陷挖排面积大，补焊时作用在焊缝上的热输入时间长，焊缝边缘区熔池冷却结晶过程中微小气孔形核聚集长大，结果形成链状缺陷；同时该异形结构件为薄壁件，常规补焊长度过长，熔池体积太大，横向纵向收缩增大，易产生焊接变形，焊缝内应力大、裂纹倾向大。

补焊质量的好坏，直接影响整件产品的使用性能；若某一处缺陷补焊不合格，最终整件产品报废，将造成难以估量的经济损失，耗费大量的人力、时间成本。目前，还没有针对异形结构薄壁件采用钻孔补焊方法。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提出了一种铝合金异型结构件钻孔补焊方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铝合金异型结构件钻孔补焊方法，包括如下内容：

一、缺陷挖排：

采用风动ф60r铣刀对焊缝缺陷位置进行挖排，挖排的沟槽长度两端分别超过缺陷两端位置20mm以上，沟槽宽度小于等于焊缝本身宽度，沟槽表面圆滑无尖锐棱角，整个沟槽呈船形，中部深而宽，并逐渐向焊缝表面均有过渡，挖排深度为焊缝厚度的一半；

二、缺陷定位及钻排：

将挖排后的沟槽进行x光透视，并将x光透视底片上的缺陷与实物比对，以确定缺陷位置；然后开始钻排，当钻排深度达到焊缝厚度2/3时，进行一次x光透视检查，以确认缺陷是否排除；如果仍有未排除的焊接缺陷，则继续钻排，直至距离工件背面焊缝0.5～1mm处；

三、沟槽及孔洞进行修整清理：

将已经挖排的沟槽和钻排的孔洞，用刮刀清理掉表面一层，并在孔洞周围倒30～40度坡口，使孔洞圆滑过渡至母材表面；

四、补焊区域预热：

将补焊区域预热到110℃～120℃时，并保温5min；

五、补焊及后热：

起弧前预送保护气5-10秒，以确保排除管路、枪室以及补焊区域内的空气；从沟槽前端10mm处起弧；起弧后，当电弧下端的母材表面上形成直径为ф6-ф10mm的熔池时再送丝；收弧时选择在离沟槽10-15mm的区段堆高熄弧；补焊完成后即刻对补焊区域加热至150℃～160℃、保温10分钟后再自然冷却；

六、修整焊缝及x光透视：

采用风动角磨机打磨清理焊缝表面存在的可视缺陷及焊缝高度急剧过渡处，确保焊缝正反面余高满足设计指标要求，并且焊缝表面圆滑过渡至母材本体区域；然后对补焊区域进行x光透视检查。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明通过钻孔排除焊接缺陷，挖排面积小，补焊时作用在焊缝上的热输入时间短，焊缝熔池冷却快速结晶，结果存在焊缝中微小气孔由于过冷度大，微小气孔来不急形核长大就已经完成结晶，从而保证了焊接合格率，同时由于补焊区面积小，焊接应力小，产品焊接变形小。

本发明在薄壁结构件上属于首创，特别适用在焊接接头受空间结构限制，焊缝无法得到有效氩气保护，补焊合格率不到10％，同一部位重复补焊，焊接质量差的情形；采用本发明的钻孔补焊方法大幅提高一次补焊合格率达80％，大幅缩短了产品因焊接缺陷反复排除补焊问题的处理周期。具有巨大的经济效应和社会价值。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为缺陷挖排示意图；

图2为缺陷钻排示意图。

具体实施方式

本发明的钻孔补焊是在缺陷位置常规挖排至焊缝一半深度后缺陷仍未排除掉时，继续在缺陷位置用钻头钻一盲孔或通孔，将缺陷排除，然后再进行补焊。所钻孔径一般不大于φ2.0mm，该方法既适用于单位长度内出现的单个缺陷，又适用于单位长度内出现的连续缺陷。主要操作流程包括：缺陷挖排、缺陷定位、缺陷处钻孔、确认缺陷是否排除、修孔清理、补焊区域预热、实施补焊、补焊区域后热、焊缝休整、x光透视。其中：

一、缺陷挖排

采用风动ф60r铣刀对焊缝缺陷位置进行挖排，沟槽挖排的长度两端应分别超过缺陷两端位置20mm以上，沟槽宽度应不大于焊缝本身宽度，并应能保证补焊后的熔合线与原焊缝熔合线错开2-3mm以上，避免接头弱区域在同一个断面上加剧接头软化。要求沟槽表面应圆滑、不能留有尖锐棱角，整个沟槽呈船形，中部深而宽，并逐渐向焊缝表面均有过渡。挖排深度约焊缝厚度一半左右。沟槽形状呈“船型”，如图1所示。

二、缺陷定位及钻排

钻排缺陷的关键在于是对缺陷的位置定位一定要精确，可采用将挖排后的沟槽进行x光透视，并将x光透视底片上的缺陷与实物比对。

缺陷位置确定后，用直径φ1.6mm的钻头钻排，如图2所示，要求一边钻排一边观察；当钻排深度达到焊缝厚度2/3左右时，进行一次x光透视检查，确认缺陷是否排除；如果仍有未排除的焊接缺陷，则可继续钻排，但不可排穿，钻至距离工件背面焊缝0.5～1mm即可。在补焊前可用锥形圆柱铣刀铣圆滑补焊位置，尽可能使得孔壁圆滑，孔的底部要铣出圆弧的形面。

三、沟槽及孔洞进行修整清理

将已经挖排的沟槽和钻排的孔洞，重新用刮刀清理掉表面一层，做好补焊前的清理。并在孔洞周围倒30～40度坡口，使孔洞圆滑过渡至母材表面。

四、预热

使用电磁感应加热器或陶瓷加热带等加热设备对补焊区域进行局部加热，温度设定到120℃，采用点接触式测温仪测温，当待补焊区域温度达到110℃～120℃时，保温5min。

五、补焊及后热

根据挖排深度进行1道补焊(1次完成沟槽填补)或2道补焊(第1道填补沟槽深度约三分之二，第2道完成沟槽填补)，挖排深度约焊缝厚度二分之一采用1道补焊完成，挖排深度超过焊缝厚度二分之一时采用2道补焊。采用1道补焊和2道补焊操作方法相同，即起弧前预送保护气5-10秒，保证排除管路及枪室内的空气，以及补焊区域内的空气。从沟槽前端10mm左右位置起弧；起弧后，当电弧下端的母材表面上形成直径为ф6-ф10mm的熔池时再送丝，熔池形成后，按一定速度往前均匀送丝，使焊接过程平稳，不扰动熔池和保护罩，焊丝不要进入弧柱内，焊丝热端也不要离开氩气屏蔽；收弧时选择在离沟槽约10-15mm的区段堆高熄弧。采用1道焊接和2道焊接区别在于2道焊接时第1道焊接送丝速度相比1道焊接小5mm/s，第2道焊接相比1道焊接电流大10a左右。

为了防止补焊处焊缝熔池冷却过快，产生裂纹，补焊后即刻加热150℃～160℃，保温10分钟后再自然冷却。加热方法与预热相同。

六、修整焊缝及x光透视

对焊缝表面存在的褶皱、气孔夹杂、咬边、飞溅等可视缺陷及焊缝高度急剧过渡处，采用风动角磨机打磨清理，保证打磨清理后焊缝正反面余高满足设计指标要求，并且焊缝表面应圆滑过渡至母材本体区域，表检合格后对补焊区域进行x光透视检查是否合格。合格后转后续工序；若不合格继续采用钻孔补焊方法进行处理。