[发明专利]一种提高搭接接头强度的连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种提高搭接接头强度的连接方法，适用于各种铝合金的搭接接头且搭接距离不小于20mm的焊接过程。

背景技术

能源问题变得越来越严重，使得减轻汽车自重、降低油耗成了各大汽车生产厂商提高竞争能力的关键。据报道，汽车重量每减少50kg，每升燃油行驶的距离可增加2km。铝合金密度约为钢的三分之一，其耐蚀性好，塑性优良，可采用铸、锻、冲压等工艺进行加工，因此汽车上使用越来越多的铝合金来代替钢而降低车重，从而降低油耗。铝合金部件的使用，使得铝合金部件之间的焊接也应用较多。铝合金焊接面临许多难题，而焊缝强度系数低是最重要的问题之一，会造成焊接接头强度下降。造成焊缝强度系数低的主要原因是：(1)铝合金导热性良好，焊接热输入大，在焊接热循环的作用下，热影响区(HAZ)内形成了软化区；(2)铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝(Al₂O₃)熔点高，非常稳定，不易去除，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺陷；(3)铝合金的表面氧化膜会吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔，从而降低焊缝承载面积进而导致接头强度降低。

焊接接头强度下降的现象在搭接焊接中更为明显。搭接焊接是对搭接接头进行焊接，即两个分离的工件(上板和下板)的接头搭在一起(不是对在一起)的焊接，铝合金搭接焊接由于其搭界面的存在，在焊接过程中易氧化，从而产生夹渣及气孔等问题，同时搭接焊接时焊接参数变化量多，这些都会导致铝合金搭接焊接头的强度系数降低。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高搭接接头强度的连接方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明目的通过以下的技术方案实现：

一种提高搭接接头强度的连接方法，包括以下步骤：

(1)上板和下板搭接距离d至少保证在20mm以上，施焊时上下两板之间的装配保证无间隙，并用夹具将上下两板固定；

(2)焊接前在搭接上板的搭接边缘加工出多个矩形缺口；所述矩形缺口的宽度a不超过2d/3，矩形缺口的长度b至少应为宽度a的1.5倍，相邻两个矩形缺口之间的间距c近似为矩形缺口的长度b，最靠近搭接上板端部的矩形缺口与最近的搭接上板端部的距离至少为10mm。

(3)焊接前对上板和下板进行酸洗和碱洗表面以去除氧化膜，然后自然干燥24h，之后再进行焊接。

(4)采用熔化极惰性气体保护焊，把焊枪装夹在机器人手臂上，进行自动化焊接。焊接过程中始终保持焊枪倾斜角为45°，焊枪位于垂直于工件的平面上，最后沿上板搭接边缘完成施焊；

(5)对整个焊缝过渡区的棱角进行倒角加工，以防存在未填满等缺陷。

(6)检查并清理焊缝。

优选地，相邻两个矩形缺口之间的间距等于矩形缺口的长度。

优选地，所述搭接上板为平板或弧形板。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

1、本发明的提高搭接接头强度的连接方法通过增加焊缝承载面积，改变了焊缝受力状态，从而提高了焊缝的承载载荷。

2、本发明的提高搭接接头强度的连接方法除了可以采用机器人结合熔化极气体保护焊外，还可以采用手工电弧焊和TIG(钨极氩弧焊)填丝焊等方法，操作方便灵活。

3、本发明的提高搭接接头强度的连接方法除了可以进行平板搭接焊外，还可以进行圆筒搭接焊。

附图说明

图1为本发明的实施例1的上板和下板焊接前的装配示意图；

图2为本发明的实施例1的加工示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种提高搭接接头强度的连接方法，主要适用于搭接距离d大于20mm的搭接焊。本发明的主要原理是依靠增加焊缝的承载面积及改变焊缝的受力状态，从而提高接头承载载荷。本发明的焊接方法主要步骤为：确定搭接距离d，根据搭接距离d计算出矩形缺口的长度b、宽度a及相邻两个矩形缺口之间的间距c。根据矩形缺口的形状及待焊搭接板的长度，设计出矩形缺口的数量及位置，最后对上板进行加工，之后再进行焊接。下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1

本实施例中，待焊板材为A356铝合金，施焊板尺寸为215mm×175mm×4mm，搭接距离d为25mm，如图2所示。采用熔化极惰性气体保护焊方法，填充材料为ER4043焊丝，保护气体为纯氩，焊接电流为130A，焊接速度0.9m/min，最后用机械手完成整个搭接边的焊接。