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CN107866628B - 提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法 - Google Patents

提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法 Download PDF

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Abstract

提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法。步骤一：采用变极性等离子弧焊或直流钨极氦弧焊，对板厚δ＝8～12mm的(2219高强铝合金)板材进行打底焊，不开坡口一次焊透，形成第一层焊缝；步骤二：采用变极性钨极氩弧焊或变极性熔化极氩弧焊，对步骤一形成的第一层焊缝进行盖面焊，形成第二层焊缝，且第二层焊缝为喇叭型，第二层焊缝的焊缝深度控制在D2＝0.5～0.6δ，焊缝上表面宽度控制在W2＝1.4～1.6δ步骤三：采用摆动变极性氩弧焊的焊枪或变极性熔化极氩弧焊的焊枪，对步骤二形成的第二层焊缝2进行再次盖面焊，形成第三层焊缝；步骤四：采用切削方法去除第一层焊缝1背面余高。

Description

提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法
技术领域
该技术属于焊接领域，具体涉及一种提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法。
背景技术
时效强化铝合金2A14、2219等，采用钨极惰性气体保护焊(TIG)时，焊缝和紧邻焊缝的部分熔化区是性能最薄弱的区域(强度和塑性都较低)，为弥补焊缝强度的不足一般都要求有一定的焊缝余高，而焊缝余高的存在又使得焊趾成为应力应变集中的位置，而且焊趾正好处在焊缝和紧邻焊缝的部分熔化区、即接头中力学性能最薄弱的区域。另外，现有熔化焊技术，性能最薄弱的部分熔化区基本上垂直于横向拉伸载荷方向，承载面积中力学性能薄弱面积比例大，因此接头横向拉伸时从焊趾启裂、沿熔合线的焊缝或部分熔化区扩展，造成接头在较低载荷下发生破坏，接头强度和延伸率都较低。对于2219铝合金中厚板(8-12mm)，采用单面两层自动TIG焊，接头抗拉强度275-300MPa，延伸率约为3.0-4.5％，在承受复杂应力状态下会发生脆性断裂。
发明内容
本发明的目的在于：一种提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法，增加接头的承载能力，提高接头的强度和塑性。
本发明的技术方案如下：一种提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法，包括以下步骤：
步骤一：采用变极性等离子弧焊或直流钨极氦弧焊，对板厚δ＝8～12mm的板材进行打底焊，不开坡口一次焊透，形成第一层焊缝，焊缝宽度控制在W1＝0.6～0.8δ；
步骤二：采用变极性钨极氩弧焊或变极性熔化极氩弧焊，对步骤一形成的第一层焊缝进行盖面焊，形成第二层焊缝，第二层焊缝的焊缝深度控制在D2＝0.5～0.6δ，焊缝上表面宽度控制在W2＝1.4～1.6δ；
步骤三：采用摆动变极性氩弧焊的焊枪或变极性熔化极氩弧焊的焊枪，对步骤二形成的第二层焊缝进行再次盖面焊，形成第三层焊缝，第三层焊缝余高高度控制在Rf＝1.2～1.6mm，焊缝熔深控制在D3＝0.2～0.3δ，焊缝上表面宽度控制在W3＝2.0～2.2δ；
步骤四：采用切削方法去除第一层焊缝背面余高，使第一层焊缝背面余高高度控制在Rb＝0.5～1.0mm。
所述步骤一中板厚δ＝8～12mm的板材，为2219高强铝合金。
所述步骤一中第一层焊缝为I型焊缝。
所述步骤二中，第二层焊缝为喇叭型。
所述步骤三中，第三层焊缝为扇贝型。
所述步骤三中，摆动变极性氩弧焊的焊枪的摆动参数为，摆动幅度6～12mm，摆动周期0.2～0.6s，单侧停留时间0.2～0.3s。
本发明的显著效果在于：使焊趾逐步向远离焊缝及部分熔化区的方向转移，实现了正面焊趾处应力应变集中的位置与力学性能最薄弱的区域分离，增加了承载横截面中力学性能较好区域的比例，接头强度系数达到母材的66％-71％。
本发明的焊缝形状有利于分散接头横向拉伸时的变形分布，减少了焊缝及熔合线附近的变形集中程度，实现了接头从正面焊趾位置启裂，裂纹沿部分熔化区扩展，扩展至第一层焊缝的部分熔化区边界时，断裂路径远离焊缝拐向母材侧
附图说明
图1为本发明所述的提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法步骤一焊接示意图
图2为本发明所述的提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法步骤二焊接示意图
图3为本发明所述的提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法步骤三、步骤四焊接示意图
图4为本发明所述的提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法铝合金焊接头横向拉伸断裂路径示意图
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法，包括以下步骤：如图1所示，
步骤一：采用变极性等离子弧焊或直流钨极氦弧焊，对板厚δ＝8～12mm的(2219高强铝合金)板材进行打底焊，不开坡口一次焊透，形成第一层焊缝，且第一层焊缝为I型焊缝，焊缝宽度控制在W1＝0.6～0.8δ；
如图2所示，
步骤二：采用变极性钨极氩弧焊或变极性熔化极氩弧焊，对步骤一形成的第一层焊缝进行盖面焊，形成第二层焊缝，且第二层焊缝为喇叭型，第二层焊缝的焊缝深度控制在D2＝0.5～0.6δ，焊缝上表面宽度控制在W2＝1.4～1.6δ如图3所示，
步骤三：采用摆动变极性氩弧焊的焊枪或变极性熔化极氩弧焊的焊枪，对步骤二形成的第二层焊缝进行再次盖面焊，形成第三层焊缝，且第三层焊缝为扇贝型，第三层焊缝余高高度控制在Rf＝1.2～1.6mm，焊缝熔深控制在D3＝0.2～0.3δ，焊缝上表面宽度控制在W3＝2.0～2.2δ，摆动变极性氩弧焊的焊枪的摆动参数为，摆动幅度6～12mm，摆动周期0.2～0.6s，单侧停留时间0.2～0.3s；
步骤四：采用切削方法去除第一层焊缝背面余高，使第一层焊缝背面余高高度控制在Rb＝0.5～1.0mm。
本发明的实施列工艺应用在10mm厚2219时效强化铝合金产品上，可使接头抗拉强度达到320MPa，断裂延伸率达到6％，接头横向拉伸时避免出现断裂在焊缝和沿熔合线断裂附近，而是断裂在力学性能较好的部分熔化区，并且断裂路径拐向母材。

Claims (6)

1.一种提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：采用变极性等离子弧焊或直流钨极氦弧焊，对板厚δ＝8～12mm的板材进行打底焊，不开坡口一次焊透，形成第一层焊缝，焊缝宽度控制在W1＝0.6～0.8δ；
步骤二：采用变极性钨极氩弧焊或变极性熔化极氩弧焊，对步骤一形成的第一层焊缝进行盖面焊，形成第二层焊缝，第二层焊缝的焊缝深度控制在D2＝0.5～0.6δ，焊缝上表面宽度控制在W2＝1.4～1.6δ；
步骤三：采用摆动变极性氩弧焊的焊枪或变极性熔化极氩弧焊的焊枪，对步骤二形成的第二层焊缝进行再次盖面焊，形成第三层焊缝，第三层焊缝余高高度控制在Rf＝1.2～1.6mm，焊缝熔深控制在D3＝0.2～0.3δ，焊缝上表面宽度控制在W3＝2.0～2.2δ；
步骤四：采用切削方法去除第一层焊缝背面余高，使第一层焊缝背面余高高度控制在Rb＝0.5～1.0mm。
2.根据权利要求1所述的一种提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法，其特征在于：所述步骤一中板厚δ＝8～12mm的板材，为2219高强铝合金。
3.根据权利要求1所述的一种提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法，其特征在于：所述步骤一中第一层焊缝为I型焊缝。
4.根据权利要求1所述的一种提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法，其特征在于：所述步骤二中，第二层焊缝为喇叭型。
5.根据权利要求1所述的一种提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法，其特征在于：所述步骤三中，第三层焊缝为扇贝型。
6.根据权利要求1所述的一种提高时效强化铝合金熔化焊接头承载能力的焊接方法，其特征在于：所述步骤三中，摆动变极性氩弧焊的焊枪的摆动参数为，摆动幅度6～12mm，摆动周期0.2～0.6s，单侧停留时间0.2～0.3s。
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