[发明专利]一种热处理强化铝合金的TIG焊接方法

说明书

本发明公开了一种热处理强化铝合金的TIG焊接方法，其步骤：（1）根据待焊接工件的材料厚度开制或不开制焊接坡口，在两个工件待焊部位背面安装设置有成形槽的焊接垫板，将待焊工件压紧，调整焊缝与焊接垫板成形槽对中；（2）采用氩气保护变极性TIG焊对待焊部位进行填丝打底焊，形成打底焊缝；（3）采用氩气保护变极性脉冲TIG摆动电弧焊对打底焊缝进行盖面焊，形成盖面焊缝。根据待焊部位的焊接厚度可以在打底焊缝和盖面焊缝间增加一层填充层焊缝。本发明尤其适用于在热处理强化2A14和2219铝合金材质火箭燃料贮箱的焊接生产，可以实现近无缺陷焊接，显著提高接头强度和塑性，极大的提高焊接效率。

技术领域

本发明涉及一种铝合金的焊接方法，尤其涉及一种热处理强化铝合金的TIG焊接方法。

背景技术

铝合金尤其是采用固溶+人工时效热处理强化的铝合金(如2A14和2219)，具有比强度高、比刚度大和低温性能好等特点，广泛应用于对轻量化要求较高的航空航天产品，但这类铝合金焊接性较差，尤其是7mm及以上厚度的中厚板焊接性能较难保证。主要表现为以下几点：①属于热处理强化材料，焊接时由于焊接热输入的影响，焊接接头的强度和延伸率都会降低，使基体金属近缝区部位的力学性能变坏；②铝与氧的亲和力很强，在空气中极易与氧结合生成致密而结实的Al₂O₃氧化薄膜，在焊接过程中易造成夹渣缺陷，同时液态铝对氢的溶解度比固态铝大很多，焊接过程中焊缝金属的快速凝固如果氢来不及溢出容易促使焊缝产生气孔缺陷；③焊接时其焊缝金属中形成结晶裂纹的倾向性和热影响区形成液化裂纹的倾向性均较大，往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热裂纹。

由于材料性能以及焊接技术的限制，早期利用铝合金制造航空航天产品，基本都采用开坡口正面交流TIG焊接+背面焊缝清根再手工交流TIG焊接封底的工艺方法，才能保证接头的强度和塑性满足要求。由于需要对背面焊缝清根和手工封底焊，生产效率较低、手工焊接质量一致性不易保证、劳动强度大。

随着焊接技术的发展，为了克服这类热处理强化铝合金的焊接局限性，新的焊接技术不断涌现，如专利(王国庆，孟凡新，刘宪力，等.一种铝合金的TIG焊接方法[P].申请号：201510065316.3)中提出了采用氦气保护直流TIG不填焊丝打底焊+氩气保护变极性TIG填加焊丝盖面焊接的单面自动焊接方法，这种方法取消了背面焊缝清根再封底焊接工序，同时采用自动焊方式，焊接质量和效率都有较大提升。但这种工艺采用了成本较高的氦气作为保护气，而氦气质量较氩气轻很多，为了保证焊接过程气体保护作用，采用的氦气流量一般是氩气保护流量的1-2倍，成本较高；同时，采用直流焊接导致电弧失去了对铝合金表面氧化膜的阴极清理作用，而必须采用比氩气保护短很多的电弧进行焊接以保证清除氧化膜，这就对焊接装配提出了很高要求；此外，由于采用短弧焊接，不能填加焊丝，无法调节接头性能。

另外一种方法为变极性等离子弧穿孔焊技术，通过自动焊接方式实现单面一次焊双面自由成形，焊接质量和效率也可以较大提升。但变极性等离子弧焊接对装配间隙和错缝提出了严格要求，工艺参数区间较小且设备复杂，焊接质量受设备稳定性和工件型面一致性影响较大；同时，铝合金变极性等离子弧焊需采用立向上的焊接姿态，但在实际生产中，对于广泛存在的空间曲线焊缝(如空间曲面上的法兰焊缝)，难以实现立向上焊。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种热处理强化铝合金的TIG焊接方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种热处理强化铝合金的TIG焊接方法，包括以下步骤：

(1)根据待焊接工件的材料厚度开制或不开制焊接坡口，在两个工件待焊部位背面安装设置有成形槽的焊接垫板，将待焊工件压紧，调整焊缝与焊接垫板成形槽对中；

(2)采用氩气保护变极性TIG焊对待焊部位进行打底焊，形成打底焊缝；

(3)采用氩气保护变极性脉冲TIG摆动电弧焊对打底焊缝进行盖面焊，形成盖面焊缝。