一种铝合金单面焊双面成形焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金单面焊双面成形焊接方法，采用CMT加脉冲单面焊双面成形的焊接方法，并对焊枪角度、喷嘴高度、间隙、反变形、坡口角度、焊接参数进行工艺调整，有效增加熔深并降低热输入从而提高焊接接头焊接质量。采用本发明专利技术提供的一种铝合金单面焊双面成形焊接方法，焊接接头力学性能指标为基体材料的0.85

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金单面焊双面成形焊接方法


[0001]本专利技术属于铝合金材料焊接
，具体涉及一种铝合金单面焊双面成形焊接方法。

技术介绍

[0002]随着船舶结构轻量化需求的提高，铝合金材料在游艇等船舶上的应用日益广泛。由于船舶本身结构较大，连接形式较复杂，其中就涉及到铝合金材料的焊接技术。铝合金焊接时，容易出现气孔、未熔合、焊缝强度较低、焊缝质量不稳定等问题。为了使得气孔有较长时间逸出及避免未熔合等问题，通常会在焊接时采用较大的焊接规范，从而导致焊缝的力学性能降低。CMT即冷金属过渡技术，将熔滴过渡与送丝过程结合，从而降低了焊接过程中的热输入量，实现了无飞溅，但CMT技术作为一种低热输入的焊接技术，导致其焊接时熔深浅。因此，急需研究一种既可以降低热输入又能增加熔深的铝合金材料焊接技术。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种铝合金单面焊双面成形焊接方法，将CMT技术与脉冲相结合，在降低热输入的同时增加熔深，改善接头的熔深及性能。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，一种铝合金单面焊双面成形焊接方法，具体包括以下步骤：
[0005]步骤1：将铝合金下料完成后铣出单边坡口，将待焊区域表面及坡口内部打磨至银白色，擦洗坡口及附近区域后预热；
[0006]步骤2：在待焊部位下方预留成形槽，起弧端和收弧端预留间隙，预置反变形，在收弧端尾部点焊固定，使用夹具固定工件的坡口间隙及反变形；
[0007]步骤3：采用CMT加脉冲复合的焊接方式对待焊部位进行焊接。
[0008]优选的，在步骤1中，铣出的单边坡口为V型坡口，坡口单边角度为25
°‑
30
°
，板厚3mm
‑
6mm，板厚越厚，坡口角度越小；用角磨机及圆锥铣刀分别将待焊区域两侧20mm区域及坡口内部打磨至银白色；使用丙酮擦洗坡口及附近区域后预热60℃
‑
80℃，保持1h。
[0009]优选的，在步骤2中，起弧端预留1mm
‑
1.5mm间隙，收弧端预留1.5
‑
2mm间隙；预置0.5
°‑1°
的反变形；使用夹具在工件四角距离25mm处固定工件的坡口间隙及反变形；试件较长时需使用更多夹具均匀固定。
[0010]优选的，在步骤3中，采用单面焊双面成形的焊接方式，焊接位置为平位置。
[0011]优选的，在步骤3中，选用焊丝的直径为1.2mm；焊接保护气为氩气，氩气纯度≥99.995％。
[0012]优选的，在步骤3中，焊接电流为95A
‑
110A，焊接电压为17V
‑
19V，焊接速度为7mm/s
‑
9mm/s，喷嘴氩气流量为15L/min
‑
25L/min。
[0013]优选的，在步骤3中，喷嘴高度为6mm
‑
8mm。
[0014]优选的，在步骤3中，焊枪倾斜指向待焊部位，与垂直方向倾角为20
°
。
[0015]优选的，在步骤3中，起弧电流为设定值的110％。
[0016]优选的，当熔敷金属低于工件上表面时，采用多层单道焊，层间用锯片及钢丝刷打磨氧化层后进行下一道焊接。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具备以下优点：
[0018]本专利技术提供的一种铝合金单面焊双面成形焊接方法，使用CMT加脉冲的焊接方式，CMT技术可以使得焊接热输入降低，从而获得较好的焊缝力学性能，而脉冲焊接方式可以使得在热输入降低的同时，增加熔深从而改善CMT的熔合效果。采用本专利技术提供的一种铝合金单面焊双面成形焊接方法，可以有效的解决铝合金焊接存在的热输入大时性能较差及热输入小时熔合较差的问题，焊缝与母材熔合良好且热输入较传统工艺明显降低，焊接变形减小。采用单面焊双面成形的焊接方式，焊接位置为平位置，焊缝背面自由成形且背面形貌成形良好。
[0019]本专利技术提供的一种铝合金单面焊双面成形焊接方法，提升了铝合金焊缝的力学性能，焊接接头按NB/T 47013.5渗透检测满足I级，按NB/T 47013.2射线检测不低于Ⅱ级，焊接接头力学性能指标为基体材料的0.85
‑
1倍，焊接接头按照GB/T 2653要求在面弯或背弯180
°
后表面出现的裂纹或其他缺陷长度不大于3mm。
附图说明
[0020]图1为本专利技术中一种铝合金单面焊双面成形焊接方法的流程图；
[0021]图2为进行渗透检测后的焊接接头的表面形貌；
[0022]图3为进行射线检测后的焊接接头的底片图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0024]如图1所示，本专利技术的技术方案中提供一种铝合金单面焊双面成形焊接方法，具体包括以下步骤：
[0025]步骤1：将铝合金下料完成后铣出单边坡口，将待焊区域表面及坡口内部打磨至银白色，擦洗坡口及附近区域后预热；
[0026]步骤2：在待焊部位下方预留成形槽，起弧端和收弧端预留间隙，预置反变形，在收弧端尾部点焊固定，使用夹具固定工件的坡口间隙及反变形；
[0027]步骤3：采用CMT加脉冲复合的焊接方式对待焊部位进行焊接。
[0028]在本专利技术的一个实施例中，试验母材为5083铝合金，试件规格为300mm
×
150mm
×
4mm，试件数量为2块，焊丝选用ER5183，焊丝直径为1.2mm，试验为平对接单层单道焊，具体方法如下：
[0029]步骤1：将5083铝合金下料完成后铣出单边30
°
V型坡口，用角磨机及圆锥铣刀分别将待焊区域表面及坡口内部打磨至银白色，使用丙酮擦洗坡口及附近区域后预热至80℃；
[0030]步骤2：待焊部位下方预留成形槽，起弧端预留1mm间隙，收弧端预留1.5mm间隙，预置1
°
的反变形，在收弧端尾部点焊固定，并用夹具在工件四角距离约25mm处固定工件的坡
口间隙及反变形；
[0031]步骤3：采用CMT加脉冲单面焊双面成形的焊接方法，焊接位置为平位置，焊接保护气为氩气，氩气纯度≥99.995％，焊接电流为98A
‑
105A，焊接电压为17.2A
‑
18.8V，焊接速度为8mm/s，喷嘴氩气流量为20L/min，喷嘴高度为6mm
‑
8mm，焊接时，焊枪倾斜指向待焊部位，与垂直方向倾角为20
°
。
[0032]焊接后进行时间检验，结果如下：
[0033]按照GB/T2651
‑
2008、GB/T2653
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金单面焊双面成形焊接方法，其特征在于：所述焊接方法具体包括以下步骤：步骤1：将铝合金下料完成后铣出单边坡口，将待焊区域表面及坡口内部打磨至银白色，擦洗坡口及附近区域后预热；步骤2：在待焊部位下方预留成形槽，起弧端和收弧端预留间隙，预置反变形，在收弧端尾部点焊固定，使用夹具固定工件的坡口间隙及反变形；步骤3：采用CMT加脉冲复合的焊接方式对待焊部位进行焊接。2.如权利要求1所述的一种铝合金单面焊双面成形焊接方法，其特征在于：在所述步骤1中，铣出的单边坡口为V型坡口，坡口单边角度为25
°‑
30
°
，板厚3mm
‑
6mm，板厚越厚，坡口角度越小；用角磨机及圆锥铣刀分别将待焊区域两侧20mm区域及坡口内部打磨至银白色；使用丙酮擦洗坡口及附近区域后预热60℃
‑
80℃，保持1h。3.如权利要求1所述的一种铝合金单面焊双面成形焊接方法，其特征在于：在所述步骤2中，起弧端预留1mm
‑
1.5mm间隙，收弧端预留1.5
‑
2mm间隙；预置0.5
°‑1°
的反变形；使用夹具在工件四角距离25mm处固定工件的坡口间隙及反变形；试件较长时需使用更多夹具均匀固定。4.如权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：周鸿翔，兰玲，阎璐，宋金英，聂希，王高飞，黄如祎，方若愚，刘文天，徐沛至，颜立超，朱国斌，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：