一种用于铝镁合金薄带筋板十字交叉焊缝的焊接方法技术

本发明专利技术一种用于铝镁合金薄带筋板十字交叉焊缝的焊接方法，包括以下步骤：（1）4块相同材质和厚度的铝镁合金薄带筋板，将其中2块进行单面焊双面成型的FSW焊接，焊接位置为平位置，坡口为I型坡口，间隙0～1mm，得到第一试板；将另外2块按照相同工艺进行单面焊双面成型的FSW焊接，得到第二试板；（2）将第一试板和第二试板沿与FSW焊缝垂直的方向进行双面MIG焊接，焊接位置为平位置，坡口采用对称单V型坡口进行焊接，坡口的单边角度为20～22.5

【技术实现步骤摘要】
一种用于铝镁合金薄带筋板十字交叉焊缝的焊接方法


[0001]本专利技术为铝合金材料焊接
，具体涉及一种挤压态高强耐蚀铝镁合金薄带筋板平位置对接十字交叉焊缝的FSW焊与MIG焊混合焊接方法。

技术介绍

[0002]铝合金由于比重小、耐蚀性好、易于加工等特点，在船舶上应用广泛。随着船舶对航速、装载能力、结构重量要求的提高，对高强耐蚀铝合金的需求越发迫切。例如专利文献CN112553512A公开了一种高热稳定性、焊接性和耐蚀性的铝镁合金板材，该合金板材厚度为1.0～4.0mm，组分及其重量百分比为：Mg 4.0％～4.9％、Zr 0.05％～0.12％、Er 0.05％～0.26％、Zn 0.01％～0.15％、不可避免杂质＜0.5％、余量为Al。铝合金宽幅带筋板可在保证船体强度的同时有效减轻船体重量和焊接工作量，在船舶有广泛的应用场景。目前国内宽幅带筋板有两种形式，其中一种为采用窄幅挤压带筋板通过FSW焊缝方式拼接而成。在实船建造过程中，必然出现带筋板的连接，这样就必然导致搅拌摩擦焊(FSW)的焊缝与其他熔化焊的焊缝相接的情况。
[0003]FSW焊缝与其他熔化焊缝交叉时，交叉处极易出现气孔等缺陷，造成整个焊缝的质量薄弱点。对于高强耐蚀铝镁合金薄板材料，其镁含量5.5％～6.5％，FSW焊缝与其他熔化焊缝交叉处气孔、裂纹敏感性更大，且由于国产高强耐蚀铝镁合金材料微合金化元素Er的添加导致Al3Er析出相，使得焊接性变得更为复杂，焊接冶金气孔的析出、Al3Er的钉扎、接头软化、腐蚀性能难于控制。目前尚无一种适用于高强耐蚀铝镁合金薄板平位置对接十字交叉焊缝的FSW焊与MIG焊混合焊接方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于铝镁合金薄带筋板十字交叉焊缝的焊接方法，针对挤压态高强耐蚀铝镁合金薄带筋板平位置对接十字交叉焊缝进行搅拌摩擦焊(FSW)与熔化极惰性气体保护焊(MIG)混合焊接，以克服现有技术中FSW焊缝与其他熔化焊缝交叉时出现的气孔、裂纹、接头软化、耐腐蚀性不足等问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]本专利技术的一种用于铝镁合金薄带筋板十字交叉焊缝的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007](1)4块相同材质、相同厚度的铝镁合金薄带筋板，将其中2块进行单面焊双面成型的FSW焊接，焊接位置为平位置，坡口为I型坡口，间隙0～1mm，得到第一试板；将另外2块按照相同工艺进行单面焊双面成型的FSW焊接，得到第二试板；
[0008](2)将所述第一试板和第二试板对接，沿与所述FSW焊缝垂直的方向进行双面MIG焊接，焊接位置为平位置，坡口采用对称单V型坡口进行焊接，所述坡口的单边角度为20～22.5
°
，底部间隙为0～1mm；
[0009]所述FSW焊接的搅拌头旋转速度1000～1400rpm，焊接速度为200～400mm/min，轴
肩压入深度0.08～0.18mm，倾角为2～3
°
；所述MIG焊接的焊接电压为15～23V，焊接电流为80～96A，保护气流量为20～35L/min；
[0010]所述铝镁合金薄带筋板的厚度为3～4mm；
[0011]所述铝镁合金薄带筋板的化学成分的质量分数为：Si：≤0.4％、Fe：≤0.4％、Cu：≤0.1％、Mn：0.7％～1.3％、Mg：5.5％～6.5％、Zn：≤0.2％、Zr：0.02％～0.12％、Er：0.10％～0.25％，余量为Al及不可避免的杂质；
[0012]所述MIG焊接采用的焊丝的化学成分的质量分数为：Si：≤0.4％、Fe：≤0.4％、Cu：≤0.05％、Mn：0.8％～1.1％、Mg：5.5％～6.5％、Zn：≤0.2％、Zr：0.02％～0.12％、Er：0.10％～0.25％，余量为Al及不可避免的杂质；焊丝直径为1.0mm或1.2mm，优选的焊丝直径为1.2mm；
[0013]当环境湿度≤85％时施焊，焊接过程中所述MIG焊接的热输入量为2.4～3.3KJ/cm，无须预热。
[0014]更优选地，所述FSW焊接的搅拌头旋转速度1400rpm，焊接速度为200mm/min，轴肩压入深度0.1～0.15mm，倾角为2.5
°
；所述MIG焊接电压为18～20V，焊接电流为81～93A，保护气流量为25～30L/min，焊接热输入量为2.4～3.3KJ/cm。
[0015]优选地，所述步骤(2)中，进行正面的MIG焊接之前，先在所述第一试板和第二试板的反面沿平行所述FSW焊接的焊缝方向加装加强排，待正面焊接结束后拆除加强排，以防止铝合金薄板焊接变形。
[0016]本专利技术的焊接方法，FSW焊接的焊缝与MIG焊接的焊缝呈90
°
十字纵横交叉，可保证十字交叉焊接接头的屈服强度不低于198Mpa，抗拉强度不低于320Mpa，采用直径为24mm弯芯面弯或背弯180
°
后，焊接接头表面不出现长度不大于3mm的裂纹或其他缺陷；焊接后铝合金十字交叉焊接的焊缝的外观检查符合质量要求，无显著表面缺陷，焊缝内部X射线探伤评级满足NB/T47013中不低于Ⅰ级标准要求；采用本专利技术的方法获得的铝镁合金薄带筋板平位置十字交叉焊缝的十字交叉焊接接头的腐蚀形貌满足ASTM G66中要求的不低于PB级；焊缝剥落腐蚀、接头晶间腐蚀速率满足ASTM G67的指标要求，不高于4mg/cm2。
附图说明
[0017]图1为FSW焊缝与MIG焊缝布置示意图；图中，1
‑
第一试板的FSW焊缝、2
‑
第二试板的FSW焊缝、3
‑
第一试板、4
‑
第二试板、5
‑
MIG焊缝。
[0018]图2为MIG焊时加强排位置示意图；图中，6
‑
MIG焊缝、7
‑
FSW焊缝、8
‑
试板反面、9
‑
加强排。
[0019]图3本专利技术的平对接FSW焊焊接坡口示意图；图中，10
‑
铝镁合金薄带筋板、11
‑
FSW焊缝平位置坡口。
[0020]图4为本专利技术的平对接MIG焊焊接坡口示意图；图中，12
‑
铝镁合金薄带筋板、13
‑
MIG焊缝平位置坡口。
具体实施方式
[0021]本
的一般技术人员应当认识到本实施例仅是用来说明本专利技术，而并非用作对本专利技术的限定，只要在本专利技术的实施范围内对实施例进行变换、变型都可在本专利技术权
利要求的范围内。
[0022]实施例1
[0023]1、焊接材料
[0024]母材：4块O状态铝镁合金薄带筋板，厚度为4mm，其化学成分的质量分数为：Si：≤0.4％、Fe：≤0.4％、Cu：≤0.1％、Mn：0.7％～1.3％、Mg：5.5％～6.5％、Zn：≤0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于铝镁合金薄带筋板十字交叉焊缝的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）4块相同材质、相同厚度的铝镁合金薄带筋板，将其中2块进行单面焊双面成型的FSW焊接，焊接位置为平位置，坡口为I型坡口，间隙0～1mm，得到第一试板；将另外2块按照相同工艺进行单面焊双面成型的FSW焊接，得到第二试板；（2）将所述第一试板和第二试板对接，沿与所述FSW焊缝垂直的方向进行双面MIG焊接，焊接位置为平位置，坡口采用对称单V型坡口进行焊接，所述坡口的单边角度为20～22.5
°
，底部间隙为0～1mm；所述FSW焊接的搅拌头旋转速度1000～1400rpm，焊接速度为200～400mm/min，轴肩压入深度0.08～0.18mm，倾角为2～3
°
；所述MIG焊接的焊接电压为15～23V，焊接电流为80～96A，保护气流量为20～35L/min。2.根据权利要求1所述的用于铝镁合金薄带筋板十字交叉焊缝的焊接方法，其特征在于，所述铝镁合金薄带筋板的厚度为3～4mm。3.根据权利要求1所述的用于铝镁合金薄带筋板十字交叉焊缝的焊接方法，其特征在于，所述铝镁合金薄带筋板的化学成分的质量分数为：Si：≤0.4%、Fe：≤0.4%、Cu：≤0.1%、Mn：0.7%～1.3%、Mg：5.5%～6.5%、Zn：≤0.2%、Zr：0.02%～0.12%、Er：0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎璐，兰玲，聂希，周鸿翔，王高飞，宋金英，朱国斌，刘文天，徐沛至，颜立超，
申请(专利权)人：上海船舶工艺研究所中国船舶集团有限公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：