一种改善高强铝合金焊接接头软化问题的方法
【专利摘要】本发明公开了一种改善高强铝合金焊接接头软化问题的方法，首先将加热炉匀速加热到固溶温度，当温度稳定后将焊态工件放入炉中保温；保温时间完成后将工件取出，放入冷水中做淬火处理；然后将淬火后的工件再放入加热炉中，匀速加热到时效温度进行保温；保温完成后工件随炉冷却到室温。本发明通过对焊接后的高强铝合金进行固溶处理和人工时效，使接头软化问题得到了很好的改善，通过对试件的硬度测试和拉伸试验可以得出，该说明可以使焊接接头的强度恢复至母材的80%以上。
【专利说明】一种改善高强铝合金焊接接头软化问题的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及焊接【技术领域】，更具体地讲，涉及焊接领域中改善高强铝合金焊接接 头软化的方法。
【背景技术】
[0002] 铝合金具有密度小、比强度高、无磁性、良好的耐腐蚀性、低温韧性及成形性等特 点而被广泛地应用于各种焊接结构中，成为理想的轻量化材料。铝及铝合金焊接后，存在着 不同程度的接头软化问题，特别是对于可热处理强化的高强铝合金，其焊接接头软化问题 尤为严重，其原因主要是由于焊缝和热影响区的组织与性能在焊接高温环境影响下发生变 化而引起的。热影响区的软化主要是由于在焊接高温作用下发生"过时效"所致，即热影响 区第二相(强化相）脱溶析出并集聚长大，使强化效果消失，形成"过时效"软化，这也是在熔 焊条件下很难避免的。
[0003] 目前，国内外对铝合金焊接接头强化的研究主要集中在两个方面：一方面是从冶 金学角度考虑，通过改变焊丝的成分等方法研究和改善焊接接头区的组织和性能，提高接 头强度；另一方面是从力学角度考虑，采用时效强化、随焊碾压强化、挤压强化、锤击强化、 温差拉伸、局部补强等方法来改善焊接接头的性能。这些方法能在一定程度上使在焊接过 程中减弱或消失的热处理强化效果得到一定恢复，但自身都存在种种不足，如采用的时效 强化，在一定范围内可提高接头强度，但此种方法也易出现"过时效"软化；虽焊锤击可改 善薄板结构焊缝及焊趾的力学性能，但需要附加装置，控制比较复杂；温差拉伸法生产效率 低，成本较高，工作环境差，不适用于封闭焊缝的焊接；局部补强可使构件总承载能力达到 设计要求，适合于中大型构件，小型构件不宜使用。因此，提出一种方便高效、适用性强的改 善高强铝合金焊接接头软化问题的工艺方法具有很好的现实意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述【背景技术】论述中已有技术的不足，而提供一种方便高 效、适用性强的改善高强铝合金焊接接头软化问题的方法，即采用焊后热处理的方法来改 变焊接接头的组织形态，从根本上提高接头的强度。
[0005] 本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：
[0006] 本发明的技术方案一种改善高强铝合金焊接接头抗腐蚀性能的方法，使用高强铝 合金，一般是指以铝锌镁铜铝合金为系列的超硬高强铝合金，例如2219铝合金板材。
[0007] 采用焊机对该铝合金板材进行对接。焊接前必须对焊件和焊丝进行表面清理(表 面抛光的铝及铝合金焊丝无需焊前清理或清洗)。可采用机械清理或化学清理法清除表面 油脂、污物及氧化膜，以免焊接时产生气孔等焊接缺陷。焊件和焊丝经过清洗后，在存放过 程中会重新产生氧化膜，特别是在潮湿的环境中，因此一般应在清理后4?8小时内施焊。 焊接过程中采用刚性夹具将焊接的铝板紧固在焊接工作台上，以控制焊接变形，注意夹紧 力要适当。焊接时，选择合理的焊接工艺参数以保证焊接质量。
[0008] 焊接接头由两块尺寸为300mmX 150mmX8mm的2219铝合金板材沿长边对接焊而 成，坡口为70° V型坡口。焊机采用美国米勒公司生产的Dynasty700型变极性TIG焊机， 焊前先用酒精擦拭试件表面去除油污，然后用手持电动钢丝刷打磨去除表面氧化膜，最后 用酒精擦拭去除铝屑。为防止铝合金表面再次生成氧化铝薄膜，处理完4?8小时内进行 焊接。焊接过程中采用刚性夹具将焊接的铝板紧固在焊接工作台上，以控制焊接变形，注意 夹紧力要适当。具体焊接参数选择如下表所示，采用先进行定位焊，然后进行三层焊接的方 式实施焊接。
[0009]
【权利要求】
1. 一种改善高强铝合金焊接接头软化问题的方法，其特征在于，使用高强铝合金2219 铝合金板材，对已经焊接完成的铝合金板材，立即进行固溶处理和人工时效，其中 第一步为固溶处理，将炉子的加热速度设为l〇°C /min，加热到535°C后，将焊件放入加 热炉内，535°C下保温30min ;保温完成后取出，放入20- 25°C中作淬火处理；第二步为人工 时效，将淬火处理后的焊件再放入加热炉内，加热炉以l〇°C /min的加热速率加热到175°C， 然后在这个温度下保温12小时，保温完成后焊件随炉冷却到室温20- 25°C，取出，即完成 人工时效处理。
2. 根据权利要求1所述的一种改善高强铝合金焊接接头软化问题的方法，其特征在 于，采用焊机对所述铝合金板材进行对接，焊接接头由两块尺寸为300mmX150mmX8mm的 2219铝合金板材沿长边对接焊而成，坡口为70° V型坡口，采用先进行定位焊，然后进行三 层焊接的方式实施焊接，具体工艺如下： 在所述定位焊中，电流为140A，电压为13. 0V，交流频率为100Hz，脉冲频率为6Hz，脉冲 峰值时间为70%，脉冲基值与峰值之比20%，保护气体流量为15L/min ; 在所述三层焊接中，第一层电流为150A，电压为10. 6V，交流频率为100Hz，脉冲频率为 6Hz，脉冲峰值时间为70%，脉冲基值与峰值之比20%，保护气体流量为15L/min ;第二层电流 为155A，电压为12. 9V，交流频率为100Hz，不添加脉冲，保护气体流量为15L/min ;第三层电 流为157A，电压为12. 4V，交流频率为100Hz，不添加脉冲，保护气体流量为15L/min。
3. 根据权利要求2所述的一种改善高强铝合金焊接接头软化问题的方法，其特征在 于，所述保护气体采用惰性气体进行保护，例如氩气或者氮气。
4. 根据权利要求2所述的一种改善高强铝合金焊接接头软化问题的方法，其特征在 于，焊接前必须对焊件和焊丝进行表面清理，采用机械清理或化学清理法清除表面油脂、污 物及氧化膜，以免焊接时产生气孔等焊接缺陷，在清理后4?8小时内施焊。
【文档编号】C22F1/04GK104233124SQ201310238270
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2013年6月17日
【发明者】王颖, 王东坡, 丁吉坤, 杜辉, 王志江 申请人:天津大学