一种基于SiC制造技术

一种基于SiCp/Al复合材料强化机制的铝合金焊接方法，属于铝合金焊接技术领域。该方法在常规焊接方法焊接铝合金的基础上，以同步送粉方式同时将SiCp均匀地加入熔池中，形成以SiCp/Al复合材料为主的焊接接头。本发明专利技术利用SiC

A SiC Based

The invention relates to an aluminum alloy welding method based on the strengthening mechanism of SiCp / Al composite material, which belongs to the technical field of aluminum alloy welding. Based on the conventional welding method, SiCp was added into the molten pool by synchronous powder feeding at the same time to form the welded joint with SiCp / Al composite as the main part. The invention utilizes SiC

【技术实现步骤摘要】
一种基于SiCp/Al复合材料强化机制的铝合金焊接方法
本专利技术属于铝合金焊接
，具体涉及一种基于SiCp/Al复合材料强化机制的铝合金焊接方法。
技术介绍
铝合金因具有重量轻、抗腐蚀、强度高、易成形和无低温脆性等优点，广泛应用于航空航天、汽车、机械制造、舰船及化学工业中。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。目前铝合金的焊接方法主要集中在钨极氩弧焊(TIG)、熔化极气体保护焊(MIG/MAG)、等离子弧焊、激光焊等。TIG焊钨极电弧稳定，特别适合焊接铝合金薄板，热输入易于调整，焊接时噪音小且无金属飞溅；MIG/MAG焊适用于中厚板焊接，焊接设备简单，熔深大，焊接效率较高，焊接质量好，焊接可达性好，适应性好，对长、短曲线焊缝都能很好焊接且易于实现自动化；等离子弧焊焊接速度快、焊缝熔深大、热影响区小、焊接变形小；激光焊能量密度高，热输入量小，焊接变形小，冷却速度快，焊接速度快、功能多、适应性强、可靠性高，能得到组织微细的焊缝。但无论是哪种上述焊接方法，都存在焊接接头软化的问题，较低的焊缝强度导致接头性能降低，达不到与母材等强的要求，特别是热处理强化铝合金的焊接接头软化问题尤为严重，强度系数大大降低，这影响了整个工件的使用寿命，从而在一定程度上限制了铝合金在焊接结构中的广泛应用。SiCp/Al复合材料强化机制是指通过将SiCp加入铝或者铝合金材料中，引起基体金属的晶格畸变，增加位错密度，而同时SiCp本身也具有比较高的硬度和耐磨性，因此加入SiCp后的材料具有高的强度、硬度和优良的耐磨性。如果能将此机制和常规铝合金焊接方法有效结合起来，必将大大提高铝合金焊接接头性能，不仅有利于铝合金焊接技术的发展，更将推动铝合金更大范围的应用。中国专利CN108723596A公开了一种提高铝合金激光焊接头性能的方法。将TiB2粒子以粉末形式与酒精混合调成糊状后加入铝合金板焊接面上的凹槽中，并通过激光焊接将两板焊接在一起。中国专利CN108098115A，公开了一种用于镁合金的纳米增强活性钨极氩弧焊接方法。纳米增强活性剂由Cr2O3和SiC陶瓷颗粒混合而成，将纳米增强活性剂与丙酮混合调成糊状后用扁平毛刷将其涂敷在试样上表面，待丙酮挥发后进行TIG焊接。无论是将增强颗粒以粉末形式与酒精混合调成糊状后加入焊前已加工的凹槽，还是将包含增强颗粒的纳米增强活性剂与丙酮混合调成糊状后用扁平毛刷将其涂敷在试样上表面，这种人工涂抹的方式都难以保证在酒精或丙酮挥发后增强颗粒可以均匀覆盖于焊接处，因此，虽然该类型专利技术方法可以提高焊接接头的性能，但未能有效提升焊缝微观组织和力学性能的均匀一致性。相较上述增强颗粒的加入方式，中国专利CN108296665A公开了一种纳米颗粒介入式焊缝组织改性方法、装置及焊丝，采用气体保护非熔化极电弧焊，通过中空钨极向熔池同轴喷射纳米颗粒，改善焊缝力学性能，实现可靠连接。但该方法只适用于气体保护非熔化极电弧焊，因此可焊接工件的种类和尺寸范围有限；钨极距离熔池较近，焊接产生的飞溅极易堵塞中空的钨极，不仅影响送粉过程稳定性，对放电效果和钨极寿命也都是不利的；中空钨极和与中空钨极连接的纳米颗粒喷射装置使得整套焊接设备比较复杂，且制作成本较高、实现难度大。通过调研相关文献以及专利可以得出，寻找一种适用范围广、送粉过程更稳定的基于增强颗粒强化机制的铝合金焊接方法具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于SiCp/Al复合材料强化机制的铝合金焊接方法，用于克服现有技术的缺陷，能够在具备焊接铝合金焊接接头优良特性的同时，利用SiCp/Al复合材料强化机制，通过加入SiCp大大提高焊接接头的强度、硬度和耐磨性。为了达到上述目的，本发采用的技术方案为：一种基于SiCp/Al复合材料强化机制的铝合金焊接方法，在结合多种常规焊接方法的基础上，将SiCp以同步送粉方式均匀地加入熔池之中，形成以SiCp/Al复合材料为主的焊接接头，借助SiCp/Al复合材料强化机制以提高焊接接头强度、硬度和耐磨性，包括如下步骤：步骤一：加工铝合金板材坡口，去除铝合金表面氧化膜，对SiCp进行预处理并将SiCp放入送粉器中。所述预处理是将SiCp置于90℃-200℃的干燥箱中烘干2-6h，去除水蒸气，以避免在送粉过程中发生黏结，影响送粉。所述加工坡口为双边V形坡口或单边V形坡口，坡口角度在40°-60°之间；所述SiCp平均粒径为0.5μm-200μm。步骤二：将两待焊铝合金板材对接并通过夹具固定于工作台上，调整送粉喷嘴和各焊接设备之间的相对位置关系，送粉器通过送粉管分别与高纯氩气瓶、送粉喷嘴连接在一起，利用高纯氩气将送粉器中的SiCp通过送粉喷嘴吹入熔池。所述送粉喷嘴和各焊接设备之间的相对位置关系应当满足在同一平面内；若焊接设备中有送丝嘴，则送丝嘴与送粉喷嘴同侧且送丝嘴在送粉喷嘴之下。步骤三：打开电源，调整焊接参数，打开焊接保护气以及送粉需要的高纯氩气，开始焊接的同时开始送粉。步骤四：焊接结束，停止送粉，关闭保护气以及送粉所需的高纯氩气，结束全部焊接流程。进一步的，所述多种常规焊接方法为TIG焊、MIG/MAG焊、等离子弧焊、激光焊；进一步的，所述铝合金板材厚度范围为2mm-30mm。进一步的，所述SiCp平均粒径为0.5μm-200μm。进一步的，所述去除铝合金表面氧化膜是通过机械清理与化学清洗相结合而实现的。与其它焊接技术相比，本专利技术方法具有如下优点：(1)适用范围广。首先，本专利技术方法可适用于多种常规焊接方法，而不仅仅局限于某一种特定的焊接方法；其次，由于每种常规焊接方法的加工范围不同，因此可适用于焊接的铝合金种类以及尺寸范围更广。(2)送粉过程稳定。本专利技术方法采用专业的送粉喷嘴进行实时同步送粉，且送粉距离可调，在实现送粉均匀的基础上尽可能避免了由于焊接飞溅造成的出粉口易堵塞的问题，从而最大程度保证了送粉过程的顺利进行。(3)本专利技术利用SiCp/Al复合材料强化机制，加入的SiCp可引起基体金属的晶格畸变，增加位错密度，且SiCp本身也具有比较高的硬度和耐磨性，可解决常规焊接方法焊接铝合金时出现的焊接接头软化问题，使得焊接接头具有高的强度、硬度和优良的耐磨性。附图说明图1为基于SiCp/Al复合材料强化机制的铝合金TIG焊示意图；图2为基于SiCp/Al复合材料强化机制的铝合金MIG/MAG焊示意图；图3为基于SiCp/Al复合材料强化机制的铝合金激光焊(侧向送粉)示意图；图4为基于SiCp/Al复合材料强化机制的铝合金激光焊(同轴送粉)示意图；图中：1焊丝；2送丝嘴；3SiCp；4送粉喷嘴；5钨极；6铝合金板材；7激光束。具体实施方式为了使本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SiCp/Al复合材料强化机制的铝合金焊接方法，其特征在于，在结合多种常规焊接方法的基础上，将SiCp以同步送粉方式均匀地加入熔池之中，形成以SiCp/Al复合材料为主的焊接接头，借助SiCp/Al复合材料强化机制提高焊接接头强度、硬度和耐磨性，包括如下步骤：/n步骤一：加工铝合金板材坡口，去除铝合金表面氧化膜，对SiC

【技术特征摘要】
1.一种基于SiCp/Al复合材料强化机制的铝合金焊接方法，其特征在于，在结合多种常规焊接方法的基础上，将SiCp以同步送粉方式均匀地加入熔池之中，形成以SiCp/Al复合材料为主的焊接接头，借助SiCp/Al复合材料强化机制提高焊接接头强度、硬度和耐磨性，包括如下步骤：
步骤一：加工铝合金板材坡口，去除铝合金表面氧化膜，对SiCp进行预处理并将SiCp放入送粉器中；所述预处理是将SiCp置于90℃-200℃的干燥箱中烘干2-6h；所述加工坡口为双边V形坡口或单边V形坡口，坡口角度在40°-60°之间；
步骤二：将两待焊铝合金板材对接并通过夹具固定于工作台上，调整送粉喷嘴和各焊接设备之间的相对位置关系，送粉器通过送粉管分别与高纯氩气瓶、送粉喷嘴连接在一起，利用高纯氩气将送粉器中的SiCp通过送粉喷嘴吹入熔池；所述送粉喷嘴和各焊接设备之间的相对位置关系应当满足在同一平面内；若焊接设备中有送丝嘴，则送丝嘴与送粉喷嘴同侧且送丝嘴在送粉喷嘴之下；

【专利技术属性】
技术研发人员：吴东江，崔强，牛方勇，张恒，马广义，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21