[发明专利]封闭薄壁铝合金框的电子束焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金焊接方法，尤其是涉及封闭薄壁铝合金框的电子束焊接方法。

背景技术

2A12铝合金（GB/T3191-1998）封闭薄壁框式结构具有比重轻、承载重量大，过载强度高、抗扭矩大等特点，主要用于产品的承力结构。目前，2A12铝合金封闭薄壁框式结构主承力件在制造过程中的焊接大部分采用氩弧焊。采用氩弧焊焊接的焊缝变形量较大，焊接质量不易控制，造成后续加工困难，产品质量难以提高。

发明内容

本发明目的在于提供一种焊接变形量小、焊接缺陷少的封闭薄壁铝合金框的电子束焊接方法，

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述封闭薄壁铝合金框的电子束焊接方法，所述封闭薄壁铝合金框由铝合金材料制成的上开口腔体，和扣合在所述腔体上开口处的盖板组成；

a、将所述盖板与腔体上开口焊接前，首先围绕腔体上开口外扩环台，然后将盖板以过盈配合方式装配在环台内；

b、焊接时，先用与工件材料状态一致的试片进行参数试验，调整焊接参，然后沿焊缝间隔长5-10mm进行暂焊点的暂焊，暂焊点的暂焊以先暂焊短焊缝边后暂焊长焊缝边为原则；

c、电子束焊接时，自所述短边的暂焊点开始沿焊缝顺时针或逆时针焊接一周；在电子束焊接参数中加入扫描焊，并对焊接后的焊缝进行二次修饰焊以减少焊接缺陷。

在进行所述二次修饰焊后，对焊缝进行焊后的退火+淬火+时效热处理。

本发明的有益效果是，明确了焊接件焊缝间隙的过盈精度要求，保证被焊接件的配合要求，从而实现减小焊接变形量、缩短后续机械加工时间之目的；采用对焊接区修饰焊接，提高了焊缝质量，改善了热影响区的晶间组织，保证了封闭薄壁铝合金框的骨架强度，极大的提高生产效率。

附图说明  

图1是本发明涉及的2A12铝合金封闭薄壁框架的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是焊接过程示意图；图中：                                                表示焊缝焊接方向；■表示暂焊点。

具体实施方式

如图1、2、3所示，所述封闭薄壁铝合金框由铝合金材料制成的上开口腔体1，和扣合在所述腔体1上开口处的盖板2组成；腔体1与盖板2的材料均为硬铝合金2A12，盖板2厚度3.5mm，乡邻两腔体1的壁薄处为5mm，最大空腔1尺寸为：160（长）×80（宽）×33（高）mm。要求焊缝无裂纹，无未熔合，少气孔，变形小，拉伸强度下降少。由于焊缝总长度长，热量较为集中；且要求工件焊后的加工余量小，因此该工件的焊接采用变形较小的电子束焊接技术。但由于空腔1薄壁工件的特殊结构形式，所有焊接都在同一面进行，而且焊缝多且长，决定了电子束焊接后零件仍然存在较大的焊接变形。且圆周闭合焊缝，焊接时无添加材料，焊缝拘束应力很大，因此在进行有效焊接的同时又要采取措施控制这类零件的焊接变形量。为了给焊缝收缩预留弥补量，减小收缩引起的应力，防止未熔合和焊缝塌陷，在焊前装配时要求对工件实行配套锉修压配，保证盖板2有单边0-0.05mm的过盈量，将盖板2均匀压入。焊接时，先用与工件材料状态一致的试片进行参数试验，调整焊接参数。在对工件进行焊接时，为了避免热量过于集中并有效降低工件变形量，要选择合适的焊接顺序进行焊接。如图3所示，先进行暂焊点3位置暂焊，暂焊点3的长度5-10mm，先暂焊短边焊缝后暂焊长边焊缝，先暂焊位于中间位置处的空腔1再分别暂焊两边的空腔1；在进行长焊缝焊接时，自短边焊缝的暂焊点开始沿焊缝顺时针焊接一周，焊接时在电子束焊接参数中加入扫描焊，并对焊缝进行二次修饰焊以减少焊接缺陷。焊后焊缝平均拉伸强度可达母材的95%，若焊缝经过焊后退火+淬火+时效热处理，拉伸强度可达母材的115%。

所述电子束焊接工艺规范参数以材料为2A12-T4铝合金的工件为例，材料厚度为3.5mm，焊接间隙过盈装配；焊接参数如下：加速电压U=55KV；焊接速度F=1500mm/min；聚焦电流J=2015 mA；束流强度I=27 mA；扫描参数Vx=Vy=0.7；扫描频率X=250，在第一遍扫描焊后再进行第二遍修饰焊，修饰焊接参数：加速电压U=55KV；焊接速度F=900mm/min；聚焦电流J=2015mA；束流强度I=15mA。