本发明涉及一种用于al-cu-si-mg合金焊接的焊丝及其制备方法，属于金属连接技术领域。
背景技术
牌号为2a14的铝合金属al-cu-si-mg合金，为航天贮箱主体结构材料，现用焊丝有bj-380和bj-380a两种，bj-380焊丝为低温贮箱焊接使用的焊丝，由于ti、zr含量较高，超过在铝中的固溶度，容易偏析，焊丝合格率较低，焊接时易出现焊接裂纹；bj-380a为常温贮箱焊接使用的焊丝，由于含有b和y元素，且b含量较高(0.001％-0.05％)，仅适合于中小炉子生产，不适合大规模工业化生产，使用中小炉子生产时，焊丝气渣含量不易控制，导致焊缝易出现气孔、夹杂缺陷，严重影响焊接生产。
技术实现要素：
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于al-cu-si-mg合金焊接的焊丝及其制备方法。
本发明的技术解决方案是：
一种用于al-cu-si-mg合金焊接的焊丝，所述的al-cu-si-mg合金为2a14铝合金；以该焊丝的总质量为100％计算，各组分的质量含量为：si的质量含量为3.0％～4.0％，cu的质量含量为1.5％～2.5％，ti的质量含量为0.1％～0.2％，zr的质量含量为0.1％～0.25％，v的质量含量为0.05～0.15％，cr的质量含量为0.001～0.05％，be的质量含量为0.0001～0.0008％，余量为al。
一种用于al-cu-si-mg合金焊接的焊丝的制备方法，该方法的步骤包括：
第1步：将高纯铝块、纯铜板、al－15zr中间合金、al－20si中间合金、al－3cr中间合金、al－15ti中间合金、al－3v中间合金、al－3be中间合金加入到熔铸炉中；所述的高纯铝是指纯度不低于99.8％；
在加入到熔铸炉中时，最下面为高纯铝块，最上面为纯铜板，al－15zr中间合金、al－20si中间合金、al－3cr中间合金、al－15ti中间合金、al－3v中间合金、al－3be中间合金均位于高纯铝块和纯铜板之间；
第2步：对熔铸炉进行加热即熔炼，熔炼温度为750-780℃；
第3步：在熔铸炉中通入ar-cl2混合气体，进行气体精炼以除气、除渣，气体精炼时间为15-18min，熔体静置15-18min；
第4步：将熔体浇铸到铸造模具中，浇铸温度为725-750℃，浇铸速度为90～95mm/min，浇铸完成后自然冷却，得到铸锭；
第5步：对得到的铸锭切头尾、扒皮；
第6步：对切头尾、扒皮后的铸锭进行挤压，挤压时铸锭的温度为410-430℃，挤压模具温度为350-400℃；
第7步：退火，退火温度为480-495℃；
第8步：进行拉伸，拉伸后得到焊丝。
有益效果
(1)本发明的焊丝具有良好的熔铸制丝性能，适合于大规模工业化生产，用于2a14合金的熔焊，抗焊接裂纹能力良好，所焊接头常温性能优于bj-380a，低温性能和bj-380相当，完全解决了bj-380a和bj-380焊丝存在的问题。
(2)本发明的焊丝适合于2a14合金(属于al-cu-si-mg合金)的熔焊，抗焊接裂纹能力良好，常温接头强度系数>0.5，接头延伸率>3.0％。
(3)本发明的焊丝适合于2a14合金(属于al-cu-si-mg合金)的熔焊，-196℃下接头强度系数>0.5，接头延伸率>3.0％。
(4)本发明的焊丝适合于2a14合金(属于al-cu-si-mg合金)的熔焊，焊接接头和液氢、液氧、偏二甲肼和四氧化二氮等介质一级相容。
(5)本发明属于金属连接领域，涉及一种焊丝配方，采用本配方制造的焊丝适合于al-cu-si-mg合金的焊接。牌号为2a14的铝合金属al-cu-si-mg合金，为航天贮箱主体结构材料，现用bj-380焊丝为低温贮箱焊接使用的焊丝，由于ti、zr含量较高，容易偏析，焊丝合格率较低；bj-380a为常温贮箱焊接使用的焊丝，由于含有较高的b元素，仅适合于中小炉子生产，焊丝气渣含量不易控制，导致焊缝易出现气孔、夹杂缺陷，严重影响焊接生产。为解决这些问题，开发了一种新型焊丝，焊丝成分为：si的含量为3.0％～4.0％，cu的含量为1.5％～2.5％，ti的量为0.05％～0.2％，zr的含量为0.05％～0.25％，v的含量为0.05％～0.15％，be的含量为0.0001％～0.0008％，剩余的为al。该焊丝制造工艺性良好，适合于2a14合金的熔焊，抗焊接裂纹能力良好，常温性能优于bj-380a，低温性能和bj-380相当，可代替2种焊丝用于2a14铝合金的焊接。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明为一种适合于al-cu-si-mg合金焊接的焊丝，al-cu-si-mg合金为2a14铝合金，焊丝的成分由si、cu、ti、zr、v、cr、be和al组成；各组分的质量含量为：
si的含量为3.0％～4.0％，cu的含量为1.5％～2.5％，ti的量为0.1％～0.2％，zr的含量为0.1％～0.25％，v的含量为0.05～0.15％，cr的含量为0.001～0.05％，be的含量为0.0001～0.0008％，剩余的为al。
适合于al-cu-si-mg合金焊接的焊丝的制备方法，步骤为：
第1步：配料，目标150kg铸锭，配料包括110kg的高纯铝，3.3kg的纯铜板，2.1kg的al－15zr中间合金、27kg的al－20si中间合金、1.1kg的al－3cr中间合金、1.7kg的al－15ti中间合金、5.6kg的al－3v中间合金、30g的al－3be中间合金，所有中间合金随装炉加入。
第2步：熔炼，熔炼温度为770℃；
第3步：除气、除渣：气体精炼法，用ar-cl2混合气体，精炼15min，熔体静置15min。
第4步：铸造，铸造温度为735℃；铸锭从结晶器中的拉出速度为92mm/min；
第5步：切头尾、扒皮；
第6步：挤压，铸锭温度为420℃，挤压模具温度为380℃；
第7步：退火，退火温度为485℃
第8步：进行拉伸。
拉伸时按φ10.5mm→退火→φ8.0mm→退火→φ6.5mm→退火→φ5.5mm→退火→φ3.5→退火→φ3.0工序，制造出了直径为3.0mm的油封焊丝108kg。化学成分为：si的含量为3.4％，cu的含量为2.1％，ti的量为0.12％，zr的含量为0.16％，v的含量为0.09％，cr的含量为0.02％，be的含量为0.0004％，剩余的为al。焊前酸洗，用于焊接厚度为6.0mm的2a14铝合金，焊缝成形良好，接头内部质量满足qj-2698aⅰ级焊缝要求，接头性能按gb/t2651-2008要求进行，接头强度系数为0.72，延伸率为5.4％。
实施例2
本发明为一种适合于al-cu-si-mg合金焊接的焊丝，al-cu-si-mg合金为2a14铝合金，焊丝的成分由si、cu、ti、zr、v、cr、be和al组成；各组分的质量含量为：
si的含量为3.0％～4.0％，cu的含量为1.5％～2.5％，ti的量为0.1％～0.2％，zr的含量为0.1％～0.25％，v的含量为0.05～0.15％，cr的含量为0.001～0.05％，be的含量为0.0001～0.0008％，剩余的为al。
适合于al-cu-si-mg合金焊接的焊丝的制备方法，步骤为：
第1步：配料，目标3150kg铸锭，配料包括2350kg高纯铝，66kg纯铜板，42kg的al－15zr中间合金、540kg的al－20si中间合金、22kg的al－3cr中间合金、34kg的al－15ti中间合金、112kg的al－3v中间合金、800g的al－3be中间合金，所有中间合金随装炉加入。
第2步：熔炼，熔炼温度为765℃；
第3步：除气、除渣：气体精炼法，用ar-cl2混合气体，精炼15min，熔体静置15min。
第4步：铸造，铸造温度为745℃；铸锭从结晶器中的拉出速度为95mm/min；
第5步：切头尾、扒皮；
第6步：挤压，铸锭温度为425℃，挤压模具温度为380℃；
第7步：退火，退火温度为490℃
第8步：进行拉伸。
拉伸时按φ10.5mm→退火→φ8.0mm→退火→φ6.5mm→退火→φ5.5mm退火→φ3.5mm→退火→φ2.4mm→退火→φ1.6mm工序，制造出了直径为1.6mm的油封焊丝，共计2870kg。化学成分为：si的含量为3.7％，cu的含量为2.2％，ti的含量为0.12％，zr的含量为0.12％，v的含量为0.10％，cr的含量为0.03％，be的含量为0.0007％，剩余的为al。焊前酸洗，用于焊接厚度为6.0mm的2a14铝合金，焊缝成形良好，接头内部质量满足qj-2698aⅰ级焊缝要求，接头性能按gb/t2651-2008要求进行，接头强度系数为0.73，延伸率为5.7％。