一种不开坡口、不清根的铝合金薄板焊接方法与流程

本发明涉及焊接加工技术领域，具体涉及一种不开坡口、不清根的铝合金薄板焊接方法。

背景技术：

目前，随着城轨车辆的结构升级，大量使用了铝及铝合金等有色金属，铝合金因其比重小、强度高等优点更是在城轨车辆行业都到了广泛应用。在城轨车辆的铝合金部件焊接过程中，对铝合金薄板间的待焊接位置实现焊缝全焊透的方法一般采用以下方法：1)对铝合金薄板间的待焊接位置开坡口(坡口主要是为了焊接工件时能保证有效熔深，普通情况下用机加工方法加工出型面，要求不高时也可以气割加工出型面。)且加上焊接垫板；2)待焊接位置正面焊接完成后，对其反面清根(清根是指对于质量要求较高的双面焊接成型的焊接接头，在施焊完一面对反面施焊之前，使用适当的工具从反面对完成的焊缝根部清理的过程。)、封底从而保证焊缝全焊透；以上两种焊缝全焊透的方法存在以下缺点：

(1)铝合金薄板间的焊缝实现全焊透需要进行开坡口的加工工序，在加工坡口的过程中极易把铝合金表面碰伤或者划伤而导致产品制造完成后外表面美观度差；

(2)不同材质垫板(如陶瓷垫板、不锈钢垫板)易在焊缝的反面形成高熔点杂质，而相同材质的垫板无法全面观察焊缝是否全焊透；

(3)清根需消耗大量时间和相关耗材(如碳弧气刨、风动铲子等)，且清根后的坡口往往会大于原来的坡口角度和宽度，导致后续需增加熔敷金属或增加层道数，使焊接热影响区域增大，造成产品变形较大，降低焊接质量；

(4)反面清根后还需要进行封底作业，造成制作周期长，操作人员劳动强度高。

综上所述，急需一种不开坡口、不清根的铝合金薄板焊接方法以解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种不开坡口、不清根的铝合金薄板焊接工艺，具体技术方案如下：

一种不开坡口、不清根的铝合金薄板焊接方法，包括以下步骤：

步骤1：在需要焊接的铝合金薄板组装前，对铝合金薄板间的待焊接位置进行预处理；

步骤2：组装需要焊接的铝合金薄板，确保组装的铝合金薄板间的待焊接位置对齐，并在相邻铝合金薄板的待焊接位置之间预留间隙；

步骤3：采用双面双弧熔化极气体保护焊的方法对铝合金薄板间的待焊接位置进行焊接，实现待焊接位置的焊缝全焊透。

优选的，所述步骤3中采用双面双弧熔化极气体保护焊的工艺参数为：焊丝直径为0.8～1.6mm、焊接电流为80～320a、焊接电压为13～28v、焊接速度为65～85cm/min以及焊接气体的流速为8～25l/min，所述焊接气体包括he、n2和ar组成的混合气体或ar气体；

采用的双面双弧熔化极气体保护焊方法通过机器人双面双弧的焊枪a和焊枪b同步操作且焊枪a和焊枪b正对设置并分别位于待焊接位置的两侧，调节机器人双面双弧的焊枪a和焊枪b的焊丝中心均对准待焊接位置的间隙的中心轴线，实现一次性完成铝合金薄板间的焊缝全焊透。

优选的，所述焊接气体包括等压下体积比为20％～40％的he、0.005％～0.026％的n2和余量ar组成的混合气体或等压下体积比为99.999％的ar气体。

优选的，所述步骤1中的预处理为抛光和清洗，抛光时使用不锈钢抛光刷抛光，清洗时使用乙二醇和/或异丙醇清洗，抛光和清洗的范围为待焊接位置的焊道及距离待焊接位置的焊道30mm的区域。

优选的，所述步骤1中铝合金薄板的厚度小于等于10mm。

优选的，所述步骤2中组装需要焊接的铝合金薄板时，还需要在待焊接位置处的起弧端和收弧端分别安装引弧板和收弧板，其中，引弧板与起弧端之间的间隙以及收弧板与收弧端之间的间隙均与所述步骤2中预留间隙的大小相等。

优选的，所述步骤2中预留间隙的大小为小于等于2mm，防止出现未焊透或者焊穿。

优选的，铝合金薄板间的待焊接位置包括水平方向上的横焊位置和/或竖直方向上的纵焊位置。

优选的，所述步骤3中焊缝形式为i型焊缝。

优选的，所述步骤3中待焊接位置进行焊接前，在铝合金薄板厚度大于等于8mm时需要将铝合金薄板进行预热，预热温度为80～120℃，避免待焊接位置焊接时铝合金薄板只有待焊接位置局部受热，严重降低焊缝质量。

应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本发明不开坡口、不清根的铝合金薄板焊接方法，对于不大于10mm的对接全焊透焊缝铝合金薄板接头无需加工坡口，减少了坡口加工工序，同时也避免了铝合金薄板表面碰伤或者划伤；机器人双面双弧同步焊接无需清根工序，可一次完成全熔透焊缝的焊接，且焊缝质量符合要求；不开坡口、不清根的焊接方法减少焊接熔敷金属，减少热输入及焊接变形，提高焊接质量；不开坡口、双面双弧同步焊接，节约制造成本，缩短制造周期。本发明操作简单、成本低且焊接质量高。

(2)本发明中所述步骤3中采用双面双弧熔化极气体保护焊的工艺参数为：焊丝直径为0.8～1.6mm、焊接电流为80～320a、焊接电压为13～28v、焊接速度为65～85cm/min以及焊接气体的流速为8～25l/min，所述焊接气体包括等压下体积比为20％～40％的he、0.005％～0.026％的n2和余量ar组成的混合气体或等压下体积比为99.999％的ar气体，该工艺参数的设置在保证焊缝质量的前提下，降低热输入以及减少焊接变形；采用的双面双弧熔化极气体保护焊通过机器人双面双弧的焊枪a和焊枪b同步操作且焊枪a和焊枪b正对设置并分别位于待焊接位置的两侧，调节机器人双面双弧的焊枪a和焊枪b的焊丝中心均对准待焊接位置的间隙的中心轴线，实现一次性完成铝合金薄板间的焊缝全焊透。

(3)本发明中铝合金薄板间的待焊接位置包括水平方向上的横焊位置和/或竖直方向上的纵焊位置，有利于解决多种焊缝焊接的实际需求。

(4)本发明中所述步骤1中抛光时使用不锈钢抛光刷抛光，清洗时使用乙二醇和/或异丙醇清洗，抛光和清洗的范围为待焊接位置的焊道及距离待焊接位置的焊道30mm的区域，有利于充分清除待焊接位置周围的油污、杂质以及氧化膜，保证焊缝焊接质量。

(5)本发明中所述步骤2中组装需要焊接的铝合金薄板时，还需要在待焊接位置处的起弧端和收弧端分别安装引弧板和收弧板，用于避免焊缝焊接时起弧端和收弧端产生气孔、下凹等缺陷，确保焊缝焊接质量。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例1的不开坡口、不清根的铝合金薄板横焊位置(pc)结构示意图；

图2是图1中厚度为10mm的铝合金薄板横焊位置(pc)焊缝截面示意图；

图3是是本发明优选实施例2的不开坡口、不清根的铝合金薄板纵焊位置(pf)结构示意图；

图4是图3中厚度为6mm的铝合金薄板纵焊位置(pf)焊缝截面示意图；

其中，1、第一铝合金薄板，2、第二铝合金薄板，3、引弧板，4、收弧板，5、焊缝，6、焊枪a，7、焊枪b。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1～2，一种不开坡口、不清根的铝合金薄板焊接方法，包括以下步骤：

步骤1：在需要焊接的第一铝合金薄板1(铝合金型号为6005a，尺寸：400mm长×150mm宽×10mm厚)和第二铝合金薄板2(铝合金型号为6082-t6，尺寸：400mm长×150mm宽×10mm厚)组装前，对第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2间的待焊接位置进行预处理；

步骤2：组装需要焊接的第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2，确保组装的第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2间的待焊接位置对齐，并在第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2间的待焊接位置预留1.5mm的间隙，预留间隙通过点固焊接实现；

步骤3：采用双面双弧熔化极气体保护焊的方法对第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2间的待焊接位置进行焊接，实现待焊接位置的焊缝5全焊透。

所述步骤3中采用双面双弧熔化极气体保护焊的工艺参数为：焊丝(焊丝型号为er5087)直径为1.6mm、焊接电流为200a、焊接电压为22v(提供焊接电流和电压的焊接电源为福尼斯ts5000)、焊接速度为85cm/min以及焊接气体的流速为18l/min，所述焊接气体等压下体积比为99.999％的ar，干伸长度(干伸长度为伸出焊丝的末端到焊枪喷嘴的距离)为15～20mm；

采用的双面双弧熔化极气体保护焊方法通过机器人(机器人型号为igm龙门焊接机器人)双面双弧的焊枪a6和焊枪b7同步操作且焊枪a6和焊枪b7正对设置并分别位于待焊接位置的两侧，调节机器人双面双弧的焊枪a6和焊枪b7的焊丝中心均对准待焊接位置的间隙的中心轴线，实现一次性完成第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2间的焊缝5全焊透。

所述步骤1中的预处理为抛光和清洗，抛光时使用不锈钢抛光刷抛光，清洗时使用乙二醇和/或异丙醇清洗，抛光和清洗的范围为待焊接位置的焊道及距离待焊接位置的焊道30mm的区域，有利于充分清除待焊接位置周围的油污、杂质以及氧化膜，保证焊缝5焊接质量。

所述步骤2中组装需要焊接的第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2时，还需要在待焊接位置处的起弧端和收弧端分别安装引弧板3(引弧板3型号为6082-t6)和收弧板4(收弧板4型号为6082-t6)，其中，引弧板3与起弧端之间的间隙以及收弧板4与收弧端之间的间隙均与所述步骤2中预留间隙的大小相等，用于避免焊缝5焊接时起弧端和收弧端产生气孔、下凹等缺陷，确保焊缝5焊接质量。

第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2间的待焊接位置为水平方向上的横焊位置(pc位置)，焊前需对焊道走枪试焊，保证焊丝对准焊接间隙，避免出现焊偏。

所述步骤3中焊缝5的焊缝形式为i型焊缝。

所述步骤3中待焊接位置进行焊接前还需将第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2进行预热，预热温度为100℃，避免待焊接位置焊接时第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2只有待焊接位置局部受热，严重降低焊缝5焊接质量。

实施例2

参见图3～4，一种不开坡口、不清根的铝合金薄板焊接方法，与实施例1不同的是，第二铝合金薄板2的型号为5083-h111，第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2的厚度均为6mm，第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2间的待焊接位置预留1mm的间隙，引弧板3和收弧板4的型号均为5083-h111，第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2间的待焊接位置为竖直方向上的纵焊位置(pf位置)，焊接电流为140a，焊接电压为16v，焊接速度为75cm/min，焊接气体采用等压下体积比为30％的he、0.01％的n2和余量ar组成的混合气体，所述步骤3中待焊接位置进行焊接前，第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2无需预热。

本发明的实施例1和实施例2在不开坡口、不清根的前提下，均能将第一铝合金薄板1和第二铝合金薄板2间的待焊接位置实现焊缝5全焊透，此外，本发明的实施例1和实施例2所使用的不开坡口、不清根的铝合金薄板焊接方法制造成本低，制造周期短，操作简单、且焊接质量高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。