[发明专利]一种铝合金TIG与MIG交替复合焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金TIG与MIG交替复合焊接方法。

背景技术

随着制造业的迅猛发展和焊接技术的不断进步，焊接结构得到了广泛的使用。铝合金具有良好的耐蚀性、导电性、导热性和高的比强度，广泛应用于在汽车制造、造船业、国防和航天航空、容器制造等工业领域,因此铝合金焊接技术日益受到重视。

铝合金焊接有几大难点：焊接接头软化严重，强度系数低，表面易产生难熔的Al₂O₃氧化膜，需要采用大功率密度的焊接工艺；易产生气孔、热裂纹等缺陷；线膨胀系数大，易产生焊接变形；热导率大，相同焊接速度下，热输入要比焊接钢材大2～4倍。因此，铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法。

目前铝合金焊接最常用方法为传统的TIG和MIG。传统TIG焊接过程稳定，焊缝质量较高，但交流TIG焊钨极烧损严重，负载电流有限，焊接速度低且只适用于薄板；熔化极气体保护焊方法虽然能够提高熔覆率和焊接速度，但熔滴过渡不易控制，稳定性不足，易出现气孔，焊接效率的提高受到限制。由此可见，传统焊接方法已经不能满足焊接任务的需求，因此各种高效焊接方法成为研究热点，其中以弧焊应用最为广泛。目前，提高弧焊效率的思路主要集中在提高熔覆效率和焊接速度两方面。

在现有的弧焊方法中，采用的高效化手段主要包括：使用多元混合气体保护、添加活性物质、复合热源、窄间隙焊接等，常用的高效化焊接工艺有T.1.M.E焊、TOP-TIG焊、双丝/多丝焊等。

T.I.M.E.焊接工艺是采用大干伸长和四元保护气体来改变焊接电弧的形态，使熔滴的受力状态发生变化，来获得稳定旋转射流过渡过程，但其缺陷是保护气体对熔敷效率的提高十分有限，并且所使用的保护气体的昂贵价格也限制了此工艺的大范围应用。

TOP-TIG焊直接利用电弧弧柱区的辐射热和等离子区的高温来熔化填充焊丝，加快焊接速度，且焊接过程不产生飞溅，该方法无需利用独立电源对填充焊丝加热，只需重新设计与送丝系统一体化的焊枪，使焊丝在进人熔池之前通过弧柱区，进而大大简化了焊接辅助设备。但目前该技术并不成熟，且主要用于厚度为3mm以下的薄板装配，尚未解决焊接厚度较大制件的问题。目前还没有在铝合金中得到应用，因为焊接铝合金采用交流TIG形式，钨极烧损严重，这导致钨极与焊丝的相对位置发生改变，焊接过程极不稳定。

多丝多弧焊主要以熔化极为主，能够实现单面多弧复合焊，这种焊接方法大幅度的提高了焊接速度，使单位时间内焊缝的热输入减小，可用于薄板的高效焊接(其中以德国TANDEM技术最为成熟，应用最广泛)，但其工艺设备复杂。与MIG焊相似，多丝多弧焊也会出现熔滴过渡不易控制、质量不稳定、易出现气孔等问题。

此外，激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊等技术也在铝合金焊接中得到良好应用，但这些方法也存在设备成本高、工件准备工序要求严等问题。

综上所述，现有焊接方法不能同时兼顾提高焊接效率、保证焊缝成形、简化焊接设备、过程稳定、灵活性、成本低等优势，使得焊接效率的进一步提高遇到瓶颈。

发明内容

本发明是要解决现有焊接铝合金方法焊接效率低、焊缝成形不好、焊接设备复杂、过程不稳定、灵活性差、成本高的问题，而提供一种铝合金TIG与MIG交替复合焊接方法。

本发明一种铝合金TIG与MIG交替复合焊接方法具体是按以下步骤进行的：

将恒流TIG焊接电源的正极输出端与待焊工件连接，恒流TIG焊接电源的负极输出端与钨极电极夹连接，TIG焊枪夹持在钨极电极夹上，所述TIG焊枪侧壁的气体保护套内设置有熔化极焊丝；将恒压MIG焊接电源的正极输出端与熔化极电极夹连接，MIG焊枪夹持在熔化极电极夹上，恒压MIG焊接电源的负极输出端与待焊工件连接；通过IGBT开关交替控制恒流TIG焊接电源和恒压MIG焊接电源的通断，使TIG焊枪的钨极和MIG焊枪的熔化极交替放电，保持TIG焊枪和MIG焊枪相对位置不变进行焊接；所述TIG焊枪与所述MIG焊枪的切换频率为0.1～500Hz。

本发明的有益效果是：