【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铝合金焊接，具体涉及一种能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法。
技术介绍
1、高强铝合金(2xxx和7xxx)以其高的比强度、比刚度和优异的韧性和耐腐蚀性能而广泛应用于航天航空工业。然而，采用熔焊技术焊接高强铝合金时，热影响区的过热区经常会产生热裂纹，随着板厚增加，热裂纹倾向愈加明显，因此，热裂纹大大限制了熔焊技术在高强铝合金中应用。经专利技术人研究发现，高强铝合金熔焊焊缝热裂纹与铝合金母材中的低熔点共晶物有关，具体而言，在母材制备过程中，低熔点共晶物一般在晶界聚集，熔焊加热过程中，与热影响区内的过热区晶界处的低熔点共晶物质发生熔化，而晶粒整体并未熔化，即发生晶界液化时沿晶界产生的焊接热裂纹。
2、目前，高强铝合金焊缝边缘的热裂纹没有良好的抑制方法，航空航天工业中主要采用铆接连接高强铝合金，存在增重和强度不足问题；搅拌摩擦焊等固相成型技术可以避免熔焊缺陷的产生，但是，固相焊接所需的设备和工装复杂，适用场合有限，尤其不适用于工件焊接施工现场，诸多因素大大限制了高强铝合金的应用。因此，开发一种新型方法避免高强铝合金熔焊焊缝产生热裂纹，提高焊缝的服役寿命，扩展高强铝合金的应用范围，显得尤为必要和迫切。
技术实现思路
1、因此，本专利技术提供一种能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，能够解决现有技术中采用熔焊焊接的方式焊接高强铝合金材料时，热影响区的过热区经常会产生热裂纹，限制了熔焊技术在高强铝合金中的应用的技术问题。
2、为了解决上述问题，本
3、细晶化前清理，去除待焊工件表面氧化膜并进行表面清洁；
4、熔焊区域细晶化处理，沿焊接方向对所述待焊工件的待焊区域进行细晶化处理以在所述待焊区域内制备具有细晶组织的细晶区域；
5、开设坡口，沿焊接方向在所述细晶区域内去除部分细晶组织以形成预设角度的坡口；
6、熔焊前清理，去除所述坡口表面的氧化膜并进行表面清洁；
7、熔焊，在所述坡口位置施行熔焊以将待焊工件焊接为一体。
8、在一些实施方式中，在所述熔焊区域细晶化处理中，采用搅拌摩擦加工方式对所述待焊区域进行细晶化处理，包括如下步骤：
9、对待焊工件的中间区域沿焊接方向施行搅拌摩擦加工形成所述细晶区域；
10、所述开设坡口步骤中包括：在形成所述预设角度的坡口的同时将所述待焊工件由所述细晶区域处按照熔焊焊接路线切割形成分体，以使两个分体上分别具有所述细晶区域的部分细晶组织。
11、在一些实施方式中，
12、所述搅拌摩擦加工采用的搅拌摩擦焊接工具中的搅拌头的轴肩直径为10～80mm、搅拌头根部直径为3～30mm、搅拌针长度为1～100mm；和/或，搅拌头转速为50～1000r/min，轴向压力为2.0～200.0kn，焊接速度为0.5～2000mm/min，搅拌头倾角为0～3°。
13、在一些实施方式中，
14、所述搅拌摩擦加工采用的搅拌摩擦焊接工具中的搅拌头材质是工具钢、高温合金、钨合金、陶瓷材料中的一种；和/或，所述搅拌头的外形为是圆柱或圆锥，搅拌针的尖端为平面或球形，搅拌针表面为平滑、环形凹槽或螺纹，搅拌针侧面加工或不加工侧平面。
15、在一些实施方式中，在所述熔焊区域细晶化处理中，采用搅拌摩擦加工方式对所述待焊区域进行细晶化处理，包括如下步骤：
16、对待焊工件的边缘位置沿焊接方向施行固相增材或者激光增材加工，增材区域形成所述细晶区域。
17、在一些实施方式中，
18、所述待焊工件为板体，所述板体的厚度为d，在所述板体的延展平面上，所述细晶区域垂直于所述焊接方向的宽度为w，w≥1.5d。
19、在一些实施方式中，在所述开设坡口的步骤中，
20、当2.0mm≥d≥6.0mm时，开单面坡口；当6.0mm≥d≥20.0mm时，开单面或双面坡口；当20.0mm＞d时，开双面坡口。
21、在一些实施方式中，
22、所述预设角度为15°～75°。
23、在一些实施方式中，
24、所述熔焊为钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、等离子弧焊及激光焊中的一种。
25、在一些实施方式中，
26、所述熔焊过程中，电流为50～300a，焊接速度为0.5～2000mm/min。
27、在一些实施方式中，
28、所述熔焊采用的焊丝材质为纯铝或铝合金；和/或，
29、所述待焊工件的材质为沉淀强化高强铝合金。
30、本专利技术提供的一种能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法具有如下有益效果：
31、在施行高强铝合金熔焊之前首先对待焊工件进行细晶化处理，从而在待焊工件的待焊区域位置处制备形成具有细晶组织的细晶区域，细晶区域内为近固溶态细晶组织，消除了晶间低容点共晶，从而能够实现在高强铝合金熔焊过程中消除焊缝热裂纹，而无需在焊接现场采用设备及工装复杂的固相焊接技术，简单易行，适合规模化制备，能够使熔焊应用于高强铝合金的焊接；同时，由于坡口被开设于细晶区域内，而熔焊则处于坡口所限定的区域内，此时熔焊焊缝边缘和部分热影响区也是细晶区，有利于提升接头韧性。另外，能够理解的是，采用熔焊方式对待焊工件进行焊接，技术成熟、生产效率高且成本较低，尤其是针对组装现场下直接施行熔焊焊接，非常地简单方便。
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1.一种能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，其特征在于，在所述熔焊区域细晶化处理中，采用搅拌摩擦加工方式对所述待焊区域进行细晶化处理，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，其特征在于，在所述熔焊区域细晶化处理中，采用搅拌摩擦加工方式对所述待焊区域进行细晶化处理，包括如下步骤：
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7.根据权利要求5所述的能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，其特征在于，在所述开设坡口的步骤中，
8.根据权利要求1所述的能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝
10.根据权利要求1所述的能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，其特征在于，在所述熔焊区域细晶化处理中，采用搅拌摩擦加工方式对所述待焊区域进行细晶化处理，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的能够抑制高强铝合金熔化焊焊缝热裂纹的方法，其特征在于，在所述熔焊区域细晶化处...
【专利技术属性】
技术研发人员：张振，倪丁瑞，王贝贝，薛鹏，刘峰超，张昊，肖伯律，马宗义，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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