铝合金厚板深孔缺陷修复集成焊接方法技术

本发明专利技术提供了一种铝合金厚板深孔缺陷修复集成焊接方法，包括：对深孔缺陷处进行冷喷涂；进行冷喷涂区域和母材交接区域的

【技术实现步骤摘要】
铝合金厚板深孔缺陷修复集成焊接方法


[0001]本专利技术属于超厚板材深孔修复和焊接领域，具体地，涉及铝合金厚板深孔缺陷修复集成焊接方法
。
尤其是一种铝合金超厚板深孔缺陷修复集成焊接方法
。

技术介绍

[0002]铝合金超厚板材为大型结构件，目前在防务装备领域的原材料制备和部分结构件生产过程中有着广泛的应用
。
[0003]防空导弹战车是极为重要的防务装备，在研制生产过程中对不同厚度铝合金的板材需求极大，副车架
、
座舱等大型结构件均涉及到超厚板原材料的制备和加工
。
在实际使用过程中，超厚板材制备环节出现材料疏松，超厚板材搅拌摩擦焊环节出现搅拌工具断裂等问题，会产生深孔缺陷
。
型号研制生产过程中，通常采用机加工的方式去除铝合金存在缺陷的区域，若板材未保留加工余量，则需报废重投
。
因铝合金深孔缺陷缺少合理
、
稳定的修复处理方案，导致超厚板材工程运用性较差
。
[0004]深孔缺陷涉及多种形态
、
规格，缺少通用的修复方法
。
从宏观实物角度分析，深孔修复过程通常包括深孔材料填充
、
填充材料致密化两个过程
。
在实际生产过程中，深孔形态规格不一致给材料填充环节带来了较大的困难，贯穿型通孔结构会导致材料填充难以实现，且深孔断面区域毛刺
、
氧化膜等缺陷会导致喷涂材料与断面间的结合力较低，从而造成填充区域疏松等现象
。
[0005]冷喷涂是一种建立在空气动力学上的新型涂层技术，以压缩空气为加速介质，带动喷涂粉末在固态下高速流动，并撞击基体，由此产生剧烈塑性变形而沉积形成涂层
。
冷喷涂沉积温度低，对涂层和基体的热影响小，扩大了基材的选择空间
。
冷喷涂可沉积的材料种类繁多，只要粒径满足要求，一般都可以实施喷涂
。
冷喷涂沉积层孔隙率低，与基体的结合强度较高，致密度可高达
98
％以上，可用于制备一些高热导率
、
高电导率
、
防腐等涂料，低温下实现涂层沉积，涂层中残余应力较低，且均为压应力，可制备大厚度涂层
。
[0006]冷喷涂
‑
搅拌磨擦集成焊接技术采用双机并行的方式进行深孔修复，为一种集成加工技术，具体包括设备前端的喷涂工具和后方的搅拌摩擦设备，设备通过控制双机头的位姿
、
喷涂设备的喷涂速度
、
搅拌工具的转速
、
扎入深度和设备行进速度，从而实现铝合金超厚板深孔缺陷的合格修复
。
修复过程可靠稳定，可实现多种形态
、
规格的深孔返修，返修过程中未产生母材的熔化，母材变形量小，返修效率较高
。
[0007]现阶段此技术填补了超厚板深孔缺陷修复技术的空白，相比较单纯的喷涂技术和简易的集成技术，此技术体系在冷喷涂
‑
搅拌摩擦集成焊接技术的基础上进行全周期优化，可实现返修区域母材的致密成型，避免了喷涂材料和基体的未完全结合和填充材料的疏松
。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种铝合金厚板深孔缺陷修复集成
焊接方法
。
[0009]根据本专利技术提供的一种铝合金厚板深孔缺陷修复集成焊接方法，包括：
[0010]步骤
S1
：对深孔缺陷区域进行打磨处理，使用压缩空气吹除多余物，要求孔内平面平整，无多余物；所述深孔缺陷包括
30—100mm
区间内的孔状缺陷和裂纹；铝合金厚板厚度区间为
30
‑
100mm
；
[0011]步骤
S2
：对完成打磨清理后的深孔缺陷区域进行冷喷涂处理；
[0012]步骤
S3
：采用
TIG
焊对喷涂修复区域和母材的交界处板材表面进行定位；
[0013]步骤
S4
：采用前侧冷喷涂设备进行板材深孔待修复区域和焊接区域的喷涂，与此同时后侧的搅拌摩擦焊接设备进行焊接；焊接完成后清除飞边，深孔修复完成
、
焊缝成型
。
[0014]优选地，对于因搅拌摩擦焊过程中搅拌针断针原因产生的缺陷，通过吸铁石确认断针位置，并进行排挖，排挖出搅拌针后再对深孔缺陷区域进行打磨处理
。
[0015]优选地，在所述步骤
S2
中：
[0016]先喷涂深孔底部，再进行多层多道喷涂，待喷涂完成后，采用游标卡尺进行厚度测量，若不足
2mm
则继续喷涂；若超过
4mm
则打磨至要求范围内；完成后，采用砂纸对喷涂区域进行打磨处理，并采用
HT
‑2脱脂剂进行多余物清理，待焊；冷喷涂和母材交界区域此时处于预连接的状态，此状态下喷涂材料处于疏松状态，依靠后续工序实现致密化
。
[0017]优选地，在所述步骤
S2
中：
[0018]采用纯铝粉作为喷涂介质，控制送粉速率为
5kg/h
，直至深孔喷涂至厚度方向高出板材2‑
4mm。
[0019]优选地，在所述步骤
S3
中：
[0020]对于深孔直径小于
30mm
进行至少3处位置的定位焊接，对于深孔直径在
30mm
‑
60mm
进行至少4处位置的定位焊接，对于深孔直径超过
60mm
则进行至少5处位置的定位焊接，实现喷涂材料的预热和预连接
。
[0021]优选地，在所述步骤
S3
中：
[0022]采用定位焊接施加外加热源，实现对深孔喷涂材料的预热，使深孔喷涂底部区域受热，形成温度梯度；
[0023]焊接完成后对焊点进行表面打磨，修复焊点表面缺陷；
[0024]TIG
焊过程中要求氩气
、
氦气纯度均不小于
99.99
％，瓶装气体的剩余压力应不小于
0.5MPa
，钨极采用直径
1.6mm
的铈钨极，钨极端部离工件待焊处外表面高度
0.5mm
～
1mm。
[0025]优选地，在所述步骤
S4
中：
[0026]填充材料完全受到搅拌摩擦作用，搅拌宽度覆盖缺陷宽度，仅进行一道搅拌，修复需全程进行气体冷却；铲除板材表面飞边，由中心区域向两边，突出表面打平至于母材厚度一致；
[0027]通过前侧冷喷涂设备实现深孔和焊缝材料的填充，后侧的搅拌摩擦焊接设备实现填充材料致密化
。
[0028]优选地，深孔缺陷的深度小于
50mm<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种铝合金厚板深孔缺陷修复集成焊接方法，其特征在于，包括：步骤
S1
：对深孔缺陷区域进行打磨处理，使用压缩空气吹除多余物，要求孔内平面平整，无多余物；所述深孔缺陷包括
30—100mm
区间内的孔状缺陷和裂纹；铝合金厚板厚度区间为
30
‑
100mm
；步骤
S2
：对完成打磨清理后的深孔缺陷区域进行冷喷涂处理；步骤
S3
：采用
TIG
焊对喷涂修复区域和母材的交界处板材表面进行定位；步骤
S4
：采用前侧冷喷涂设备进行板材深孔待修复区域和焊接区域的喷涂，与此同时后侧的搅拌摩擦焊接设备进行焊接；焊接完成后清除飞边，深孔修复完成
、
焊缝成型
。2.
根据权利要求1所述的铝合金厚板深孔缺陷修复集成焊接方法，其特征在于，对于因搅拌摩擦焊过程中搅拌针断针原因产生的缺陷，通过吸铁石确认断针位置，并进行排挖，排挖出搅拌针后再对深孔缺陷区域进行打磨处理
。3.
根据权利要求2所述的铝合金厚板深孔缺陷修复集成焊接方法，其特征在于，在所述步骤
S2
中：先喷涂深孔底部，再进行多层多道喷涂，待喷涂完成后，采用游标卡尺进行厚度测量，若不足
2mm
则继续喷涂；若超过
4mm
则打磨至要求范围内；完成后，采用砂纸对喷涂区域进行打磨处理，并采用
HT
‑2脱脂剂进行多余物清理，待焊；冷喷涂和母材交界区域此时处于预连接的状态，此状态下喷涂材料处于疏松状态，依靠后续工序实现致密化
。4.
根据权利要求1所述的铝合金厚板深孔缺陷修复集成焊接方法，其特征在于，在所述步骤
S2
中：采用纯铝粉作为喷涂介质，控制送粉速率为
5kg/h
，直至深孔喷涂至厚度方向高出板材2‑
4mm。5.
根据权利要求1所述的铝合金厚板深孔缺陷修复集成焊接方法，其特征在于，在所述步骤
S3
中：对于深孔直径小于
30mm
进行至少3处位置的定位焊接，对于深孔直径在
30mm

【专利技术属性】
技术研发人员：朱帅，阚伟平，李瑞龙，沈立武，韦鑫，顾柳晓，董嘉君，常少伟，高振辉，高俊豪，
申请(专利权)人：上海航天设备制造总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：