一种变极性等离子弧焊接铝合金的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电弧焊接技术领域，特别是涉及一种变极性等离子弧焊接铝合金的方法。
【背景技术】
[0002]铝合金密度低、比强度高、热导率高，耐蚀能力强，已广泛应用于机械、化工、车辆、航空、航天等工业焊接结构中。然而铝合金的热导率高、膨胀系数大、极易氧化生成高熔点氧化物，导致焊接接头易产生气孔、裂纹、夹渣、未熔合等缺陷。为获得高性能的铝合金焊接接头、提高焊接效率，需采用高能量密度，低热输入的焊接方法。
[0003]铝合金的焊接方法主要集中在TIG焊、MIG焊和激光电弧复合焊。TIG焊和MIG焊由于热源发散，能量密度低，焊接热输入大，造成接头性能差。激光电弧复合焊由于铝合金材料对光的反射率高，焊接效率低，同时设备昂贵且操作复杂，焊接成本过高。以上铝合金的焊接方法均不能同时具备焊接质量可靠且焊接效率高两方面的特点。而变极性等离子弧焊接具有高能量密度、高焊接效率的特点，对于保证铝合金焊接质量，提高焊接过程稳定性具有重要意义。
[0004]目前，变极性等离子弧焊接已尝试用于铝合金焊接，相关报道有:
[0005](I)李国伟，韩永全，陈芙蓉，樊伟杰，洪海涛，7系高强铝合金变极性等离子弧焊接方法，中国发明专利，公开号CN104607779A，公开了一种7系高强铝合金变极性等离子弧焊接方法。但该方法使用的立式焊接工艺装备相对复杂，受焊接方式的限制，不能充分满足某些特殊场合的应用，应用范围受到限制。同时由于钨极内缩量小，电弧挺度差，电弧稳定性不好，不利于保证焊接稳定性和焊接质量。
[0006](2)学者陈桂芳:“2A14铝合金VPPA横焊工艺及熔池行为研究”，哈尔滨工业大学硕士学位论文，2013年。采用变极性等离子弧进行2A14铝合金横焊，受焊接方式的制约，其工艺装备复杂，操作便捷性差。焊接电流大，热输入量大，焊件变形大，易产生裂纹、气孔焊后缺陷，成形困难，焊缝质量差。
【发明内容】
[0007]针对上述存在的技术问题，为解决铝合金焊接方法中存在的焊前处理工序复杂、接头质量差、焊接效率低、易生缺陷等问题，本发明提供一种变极性等离子弧焊接铝合金的方法。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0009]本发明一种变极性等离子弧焊接铝合金的方法，包括以下步骤:
[0010]S1、根据铝合金板材厚度确定焊缝熔深熔宽要求，所述的焊缝熔深熔宽要求为熔宽I?4mm，恪深0.5?2.5mm;
[0011 ] S2、根据焊缝熔深熔宽要求确定焊接参数:钨极内缩量范围:6mm?8mm；正极性电流范围:20A?40A，反极性电流范围:40A?60A;交流频率范围:15HZ?35HZ;反极性时间占周期时间比例范围:10%?15%;离子气流量范围:6.5L/min?9.5L/min。
[0012]进一步地，所述的铝合金为中等强度的可热处理强化Al-Mg-Si系铝合金。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0014]1.采用本发明的方法，电弧挺度好，稳定性高，热输入量较小，焊缝成形稳定，缺陷明显降低，有益于细化微观组织、改善力学性能、提高焊接质量和焊接效率。
[0015]2.本发明工艺装备简单、操作便捷，拓宽了变极性等离子弧在Al-Mg-Si系铝合金薄板精密加工领域的应用。
【附图说明】
[0016]图1为本发明变极性等离子弧焊接示意图。
[0017]图中:1.铝合金，2.熔池，3.保护气，4.离子气，5.焊枪钨极，6.焊枪喷嘴，7.保护气罩。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
[0019]实施例1:以6061-T651铝合金I板材为例，根据焊缝熔深熔宽要求:熔宽I?1.5mm，熔深0.5?1.0mm，设定焊接参数:正极性电流20A、反极性电流40A、交流频率15HZ、反极性时间占周期时间比例12%、离子气流量6.5L/min、保护气流量7L/min、焊接速度260mm/min。如图1所示，调整焊枪钨极5内缩量6mm，焊枪喷嘴6距铝合金板材I高度12mm，同时变极性等离子弧焊枪轴线布置于焊缝中心，保护气3和离子气4通过同轴布置的保护气罩7和焊枪喷嘴6同步输送。焊接前采用丙酮清理焊件表面油污，然后无水乙醇洗净。通过各参数的合理匹配，获得熔池2成形稳定，焊缝上下表面形貌良好，组织纤细均匀，力学性能显著提高。
[0020]实施例2:
[0021]以6061-T651铝合金I板材为例，本例与实施例1不同的是:根据焊缝熔深熔宽要求:熔宽2?4mm，熔深1.5?2.0mm，设定焊接参数:正极性电流35A、反极性电流55A、交流频率30HZ、反极性时间占周期时间比例15 %、离子气流量8L/min、保护气流量9L/min、焊接速度240mm/min。调整焊枪妈极5内缩量8mm，焊枪喷嘴6距招合金板材I高度9mm。
[0022]实施例3:以6061-T651铝合金I板材为例，本例与实施例1不同的是:根据焊缝熔深熔宽要求:恪宽2?4mm，恪深1.5?2.5mm，设定焊接参数:正极性电流40A、反极性电流60A、交流频率35HZ、反极性时间占周期时间比例10 %、离子气流量9.5L/min、保护气流量9L/min、焊接速度240mm/min。调整焊枪妈极5内缩量7mm，焊枪喷嘴6距招合金板材I高度9mm。
[0023]以上所述实例仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种变极性等离子弧焊接铝合金的方法，其特征在于:包括以下步骤: 51、根据铝合金板材厚度确定焊缝熔深熔宽要求，所述的焊缝熔深熔宽要求为熔宽I?4mm，恪深 0.5?2.5mm; 52、根据焊缝熔深熔宽要求确定焊接参数:钨极内缩量范围:6mm?8mm；正极性电流范围:20A?40A，反极性电流范围:40A?60A;交流频率范围:15HZ?35HZ;反极性时间占周期时间比例范围:10%?15%;离子气流量范围:6.5L/min?9.5L/min。2.根据权利要求1所述的变极性等离子弧焊接铝合金的方法，其特征在于:所述的铝合金为中等强度的可热处理强化Al-Mg-Si系铝合金。
【专利摘要】一种变极性等离子弧焊接铝合金的方法，属于电弧焊接技术领域。包括以下步骤：根据铝合金板材厚度确定焊缝熔深熔宽要求，所述的焊缝熔深熔宽要求为熔宽1～4mm，熔深0.5～2.5mm；根据焊缝熔深熔宽要求确定焊接参数：钨极内缩量范围：6mm～8mm；正极性电流范围：20A～40A，反极性电流范围：40A～60A；交流频率范围：15HZ～35HZ；反极性时间占周期时间比例范围：10％～15％；离子气流量范围：6.5L/min～9.5L/min。采用本发明的方法，电弧挺度好，稳定性高，热输入量较小，焊缝成形稳定，缺陷明显降低，有益于细化微观组织、改善力学性能、提高焊接质量和焊接效率。
【IPC分类】B23K10/02
【公开号】CN105618912
【申请号】CN201610130857
【发明人】吴东江, 白双荧, 马广义, 唐伟东, 吴敏杰, 李茂程
【申请人】沈阳富创精密设备有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月8日