本发明专利技术提供了适用于喷射成形超高强铝合金板材熔焊的焊丝制备工艺，包括配料、真空熔炼、雾化制粉、粉末筛分、球磨混粉、真空包套、热等静压、车加工、热挤压等工艺步骤。该方法生产的焊丝具有无需进行均匀化处理，节约能源，缩短焊丝生产流程。制造出的焊丝中的过剩结晶相粒子尺寸细小，均匀弥散分布，减少拉拔断线，提高焊丝成品率，降低生产成本，可以改善焊丝的焊接性能和焊缝金属强度，尤其适用于喷射成形超高强铝合金板材熔焊。
Welding wire preparation technology for spray forming ultra-high strength aluminum alloy plate fusion welding
【技术实现步骤摘要】
适用于喷射成形超高强铝合金板材熔焊的焊丝制备工艺
本专利技术涉及焊丝生产制备
，尤其是适用于喷射成形超高强铝合金板材熔焊的焊丝制备工艺。
技术介绍
超高强铝合金是以Zn为主要强化元素的Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金，具有密度低、韧性好、比强度高、比刚度高、抗应力腐蚀性能优越的优点。超高强是目前综合性能最好的高强铝合金，长期以来被广泛的用于航空航天、交通运输、船舶制造及核工业等领域。超高强铝合金作为典型的结构材料，而焊接性能是超高强铝合金的重要工艺性能指标，因焊接性差而限制其大规模使用。搅拌摩擦焊能明显提高焊接强度，目前只适用于对接及环焊缝，对复杂结构的焊接缺乏工艺柔性，这制约了超高强铝合金在大型轻量化结构件上的应用。因此需要设计开发一种适用于超高强铝合金全位置普通熔焊的工艺方法，在国内外超高强铝合金被视为一种不可熔焊型铝合金，这是因为在熔焊中容易出现气孔、热裂纹、接头软化等焊接问题。熔焊焊缝实际上是焊丝和母材在焊接热循环作用下熔化后形成的铸态金属，且焊缝在焊后一般没有条件再经形变加工，多数情况下也不可进行热处理，只能通过合金化和控制焊接工艺条件来控制焊缝的组织和性能。在母材确定的情况下，焊接接头的性能主要取决于两个方面：一是焊接焊丝成分设计及优化，二是焊接工艺参数优化。现有技术中，本领域技术人员主要通过优化工艺参数的手段调节焊接质量，但效果有限。因此进行适合超高强铝合金焊接焊丝成分设计及优化显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供适用于喷射成形超高强铝合金板材熔焊的焊丝制备工艺，解决现有技术中针对超高强铝合金板材的焊丝焊接时存在成品率底、焊缝金属强度低等技术问题。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：适用于喷射成形超高强铝合金板材熔焊的焊丝制备工艺，包括如下步骤：S1：配料；S2：真空熔炼；使用真空感应电炉将所述步骤S1配好的配料进行熔炼，待配料完全熔化后，静置保温20-30min；S3：雾化制粉；雾化温度800-1000℃，雾化压力为0.5-4Mpa；雾化的粉末经过旋风分离器后进入到收粉罐中，待冷却移出；S4：粉末筛分；使用防爆筛分机对冷却后的粉末进行筛分，选用粒度范围为15-60μm的粉末；S5：球磨混粉；将筛分后的粉末与质量分数为1-1.5wt％的纳米B2Zr颗粒混合，混合后使用三维混料机球磨4-6h，球料比为7:1，转速为50-60r/min；S6：真空包套；将球磨后的粉末置入1060纯铝的包套中振实和除气，当包套内真空度达到10-2-10-3Pa时，焊合包套除气口，得到包套坯料；S7：热等静压；将包套胚料装入热等静压设备，进行HIP固结处理；压制完成后炉冷至200-300℃后取出，空冷至室温，获得热等静压致密坯料；S8：车加工；车加工去除坯料表层；S9：热挤压；使用电阻炉加热，将所述步骤S8车加工后的坯料加热至400-450℃，保温10-13h，挤压模具加热至380-430℃，保温2-4h后进行热挤压制备挤压棒材；二次挤压成线材；S10：拉拔，将步骤S9挤压后的线材退火后再扎尖设备上进行扎尖，扎尖后的线材通过单模拉丝机拉拔制备φ5mm线材；再将φ5mm线材经精确定径拉拔成φ1.2mm焊丝，剖光；S11：获得成品。其中，所述步骤S1中，配料配方为：按照质量百分比计，按6-11％Zn、2.0-4％Cu、1.5-3.0％Mg、0.1-0.5％Er，其他不可避免的杂质总量≤0.15％，单个杂质元素含量≤0.05％，余量为Al的比例混合。其中，所述步骤S2中，炉内真空度为0.01-0.5Pa时开始熔炼，熔炼温度为700-950℃。其中，所述步骤S6中，1060纯铝包套的壁厚为2-5mm，除气为在300-500℃温度条件使用真空泵除气12-20h。其中，所述步骤S7中，热等静压参数为：压制温度400-420℃，压强100-150MPa，保压时间2-4h，热等加压设备升温速率为8-10℃/s，升压速率1-2MPa/s。其中，所述步骤S8中，车加工去除坯料表层的厚度为5-7mm。其中，所述步骤S9中，热挤压参数为：挤压筒温度为380-430℃，挤压速度为0.15-0.6mm/s；挤压比为10-15。其中，所述步骤S9中，二次挤压成φ10-12mm的线材。其中，所述步骤S10中，退火工艺参数为：410-450℃保温2-6h。本专利技术的适用于喷射成形超高强铝合金板材熔焊的焊丝制备工艺,该方法生产的焊丝具有无需进行均匀化处理，节约能源，缩短焊丝生产流程。制造出的焊丝中的过剩结晶相粒子尺寸细小，均匀弥散分布，减少拉拔断线，提高焊丝成品率，降低生产成本，可以改善焊丝的焊接性能和焊缝金属强度，尤其适用于喷射成形超高强铝合金板材熔焊。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中焊缝中心金相照片。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。喷射成形技术由传统快速凝固粉末冶金工艺发展而来，是一种快速凝固、近终成形的材料制坯技术。与传统铸造工艺相比，喷射成形作为新一代凝固技术，将凝固单元从厘米级(半/连续铸造)提升到微米级，可大幅度提高凝固速率，是合金材料生产的颠覆性技术。通过喷射成形技术制备材料具有无宏观偏析、残余应力低、组织细小弥散、致密度高等特点，可以显著改善材料加工及力学性能。采用传统铸造方法制备高合金化焊丝时，由于凝固速度慢会出现元素晶界偏析、晶粒不均匀，出现开裂等问题。而采用粉末冶金的方法来制备该合金，不会受到合金含量的限制，可以完美制备出相关的锭坯件，避免了传统铸造带来的一系列缺陷。同时，该方法生产的锭坯无需进行均匀化处理，节约能源、缩短焊丝生产流程，该焊丝中的过剩结晶相粒子尺寸细小、均匀弥散分布，减少拉拔断线，提高焊丝成品率，降低生产成本，能改善焊丝的焊接性能和焊缝金属强度，具体工艺流程如下：S1：配料；所用原材料主要包括工业纯铝、纯锌、纯镁、纯铜及铝锆中间合金，配料配方为：按照质量百分比计，按6-11％Zn、2.0-4％Cu、1.5-3.0％Mg、0.1-0.5％Er，其他不可避免的杂质总量≤0.15％，单个杂质元素含量≤0.05％，余量为Al的比例混合。S2：真空熔炼；使用真空感应电炉将所述步骤S1配好的配料进行熔炼，炉内真空度为0.01-0.5Pa时开始熔炼，熔炼温度为700-950℃。待配料完全熔化后，静本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.适用于喷射成形超高强铝合金板材熔焊的焊丝制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：配料；/nS2：真空熔炼；使用真空感应电炉将所述步骤S1配好的配料进行熔炼，待配料完全熔化后，静置保温20-30min；/nS3：雾化制粉；雾化温度800-1000℃，雾化压力为0.5-4Mpa；雾化的粉末经过旋风分离器后进入到收粉罐中，待冷却移出；/nS4：粉末筛分；使用防爆筛分机对冷却后的粉末进行筛分，选用粒度范围为15-60μm的粉末；/nS5：球磨混粉；将筛分后的粉末与质量分数为1-1.5wt％的纳米B
【技术特征摘要】
1.适用于喷射成形超高强铝合金板材熔焊的焊丝制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：配料；
S2：真空熔炼；使用真空感应电炉将所述步骤S1配好的配料进行熔炼，待配料完全熔化后，静置保温20-30min；
S3：雾化制粉；雾化温度800-1000℃，雾化压力为0.5-4Mpa；雾化的粉末经过旋风分离器后进入到收粉罐中，待冷却移出；
S4：粉末筛分；使用防爆筛分机对冷却后的粉末进行筛分，选用粒度范围为15-60μm的粉末；
S5：球磨混粉；将筛分后的粉末与质量分数为1-1.5wt％的纳米B2Zr颗粒混合，混合后使用三维混料机球磨4-6h，球料比为7:1，转速为50-60r/min；
S6：真空包套；将球磨后的粉末置入1060纯铝的包套中振实和除气，当包套内真空度达到10-2-10-3Pa时，焊合包套除气口，得到包套坯料；
S7：热等静压；将包套胚料装入热等静压设备，进行HIP固结处理；压制完成后炉冷至200-300℃后取出，空冷至室温，获得热等静压致密坯料；
S8：车加工；车加工去除坯料表层；
S9：热挤压；使用电阻炉加热，将所述步骤S8车加工后的坯料加热至400-450℃，保温10-13h，挤压模具加热至380-430℃，保温2-4h后进行热挤压制备挤压棒材；二次挤压成线材；
S10：拉拔，将步骤S9挤压后的线材退火后再扎尖设备上进行扎尖，扎尖后的线材通过单模拉丝机拉拔制备φ5mm线材；再将φ5mm线材经精确定径拉拔成φ1.2mm焊丝，剖光；
S11：获得成品。
2.如权利要求1所述的适用于喷射成形超高强铝合金板材熔焊的焊丝制备工艺，其特征在于，所述步骤S1中，配料配方为：按照质量百分比计，按6-11％Zn、2.0-4％Cu...
【专利技术属性】
技术研发人员：周建党，胡余生，叶庆丰，范曦，张豪，
申请(专利权)人：江苏豪然喷射成形合金有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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