[发明专利]一种考虑电弧能量配比的等离子‑MIG同轴复合焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种考虑电弧能量配比的等离子-MIG同轴复合焊接方法，尤其是涉及到16mm以下铝镁合金焊接的等离子-MIG同轴复合焊接方法。

背景技术

铝镁合金是专门为铝合金船舶研发的一种材料，具有较高的抗拉强度、屈服强度和耐海水腐蚀性。目前，该船体结构使用的铝板的厚度多为3mm～16mm，其连接方法主要采用TIG、MIG焊接方法。然而，由于铝合金具有较高的热膨胀系数和导热率等因素，采用TIG焊接方法易使工件产生较大的焊接变形，且焊接效率低下；而使用MIG焊方法焊接的接头中常残留气孔。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中高Si含量的Al-Si-Cu系合金的强度、韧性和成形性能不足，提供一种考虑电弧能量配比的等离子-MIG同轴复合焊接方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的考虑电弧能量配比的等离子-MIG同轴复合焊接方法，其特点是包括以下步骤：

1）将待焊工件接电源负极，等离子-MIG同轴复合焊枪电极接电源正极；

2）清理待焊工件表面，具体方法如下：

21)将待焊工件浸入35～65g/L氢氧化钠溶液中3min，除去待焊工件表面的油脂；

22)将除油后的待焊工件放入酸溶液中进行除氧化膜，时间10min；

23)使用刮刀清理待焊工件的待焊区域；

24)用丙酮擦拭待焊工件的待焊区域，除去油污，处理后的待焊工件需在3小时内施焊，否则重新处理；

3）设置对接焊装配间隙为0～2mm；

4）进行焊接，离子气流量为3.0～5.0L/min，压缩气体流量为3.0～5.0L/min，等离子焊接电流为80～160A，MIG焊接电流为30～100A，MIG电弧与等离子电弧的能量比为1.35～1.85，并按先MIG电弧后等离子电弧的顺序起弧。

为了抵消焊接过程中产生的偏弧，焊接时，等离子-MIG同轴复合焊枪与待焊工件之间形成夹角α=60^o～90^o。

为了进一步提高焊接质量，等离子-MIG同轴复合焊枪的后部带有保护拖罩，在保护拖罩内充有氩气。

为了使本发明的焊接效果好，当待焊工件的厚度在8mm以下时，等离子-MIG同轴复合焊枪内使用氩气作为保护气，且流量为15.0～20.0L/min；当待焊工件的厚度为16mm时，等离子-MIG同轴复合焊枪内使用氩气和氦气的混合气作为保护气，且流量为25.0～30.0L/min。

本发明与现有技术相比，具有以下显著优点：

本发明由于采用了等离子-MIG同轴复合焊接方法，等离子-MIG同轴复合焊枪在直流反接的条件下，MIG电弧和等离子电弧在较短的间隔时间内按一定能量配比并先后顺序起弧，在共熔池状态下实现16mm以下铝合金板焊接，待焊工件无需开坡口，其相对于传统的焊接方法，焊接效率提高了3-5倍，同时由于共熔池作用，焊接相同厚度时，焊接热输入小，从而减小了焊接变形，而且双电弧作用改善了焊接热循环，有利于气孔的排除。因此，本发明较好地降低了焊接变形和气孔率，提高了焊接效率和焊接质量，通过X射线探伤达到I级或I以上，接头强度达到母材的80%以上。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的焊接示意图。

其中，附图标记：1为焊丝；2为熔化极喷嘴；3为环形钨极；4为保护气喷嘴；5为等离子电弧；6为MIG电弧；7为待焊工件；α为等离子-MIG同轴复合焊枪与待焊工件之间的倾斜角度。

具体实施方式

在本实施方式中，采用本发明所述焊接方法进行焊接的待焊工件为船用铝镁合金板，焊接的铝合金板材为3mm、5mm、8mm和16mm，不开坡口。焊接如图1所示，等离子-MIG同轴复合焊枪与待焊工件之间形成夹角α=60^o～90^o。同时，采用直径为1.2mm焊丝，焊接方式采用推丝焊。

施焊前的必要准备工作如下：

1）将铝镁合金板接电源负极，等离子-MIG同轴复合焊枪电极（即等离子焊电极和MIG焊电极）接电源正极；

2）清理铝镁合金板表面，具体为：

21)将铝镁合金板浸入35～65g/L氢氧化钠溶液中3min，除去材料表面的油脂；

22)将除油后的铝镁合金板放入酸溶液中进行除氧化膜，时间10min；

23)使用刮刀清理铝镁合金板的待焊区域；