[发明专利]一种减小形变强化铝合金弧焊接头软化的方法

说明书

本发明涉及焊接技术领域，提出了一种减小形变强化铝合金弧焊接头软化的方法，在传统弧焊接过程中加入强制冷却装置进行局部冷却，利用循环水与焊接板材直接接触的方式，加快接头软化区的冷却速度，从而减小了高温热循环对接头的影响，使过时效区(软化区)明显减小，降低接头软化程度，提高了接头硬度值与抗拉强度。

技术领域：

本发明涉及焊接技术领域，具体是指焊接技术领域中减小铝合金接头软化的方法。

背景技术：

铝合金目前广泛应用于我国航空航天、交通运输等领域，高强度的铝合金已经成为这些领域重要的结构材料。铝及铝合金的焊接，存在着不同程度的接头软化问题，特别是对于可热处理强化的高强铝合金，其原因主要是由于焊缝和热影响区的组织和性能在高温下发生变化，在焊接高温的作用下发生过时效，即热影响区的强化相脱溶析出并长大，使强化效果消失，形成“过时效”软化。在焊接时热输入较大，增加了热影响区的高温停留时间，使晶粒在高温下再次长大而形成较大的粗晶区，产生接头软化，导致力学性能变差即强度降低。

目前，改善弧焊接头软化的方法主要是进行焊后热处理，使接头强度得到回复，然后对于某些大型焊接件，难以或无法进行焊后热处理。

本发明采用水冷强制冷却的方法在搅拌摩擦焊中已有应用，已经被证实是解决焊接热影响区软化的一种有效方法。对于传统的弧焊，水冷强制冷却也将成为解决弧焊接头软化的一种方法。因此，提出一种减小铝合金弧焊焊接接头软化的方法具有很好的现实意义。

发明内容：

本发明提供一种减小形变强化铝合金弧焊接头软化的方法。该发明不用焊后热处理的即可改变接头的组织形态，适用于难以或无法进行焊后热处理的条件下，加入强制冷却装置，改善接头软化，提高接头强度。

本发明通过下述技术方案予以实现：

采用弧焊的方法对铝合金进行焊接。焊接前必须对焊接件和焊丝进行表面处理，采用有机试剂清除表面油脂及污物，采用钢丝刷清除表面氧化膜，最后再用有机试剂擦拭后烘干，为防止铝合金表面再次生成氧化物薄膜，需在处理后4-8小时内施焊。在焊接过程中，在冷却装置中利用循环水与焊接板材直接接触的方式进行冷却，加快接头软化区的冷却速度。冷却装置与焊接件之间用密封圈密封，施加一定压力防止水流出。

一种减小铝合金弧焊接头软化的方法，其特征步骤如下：

(1)焊前采用有机试剂清除焊件表面油脂及污物，采用钢丝刷清除表面氧化膜，最后再用有机试剂擦拭，为防止铝合金表面再次生成氧化物薄膜，需在处理后4-8小时内施焊。

(2)采用弧焊焊接工艺，保护气体采用氩气进行保护。

(3)将强制冷却装置装夹在焊件上，冷却系统距焊缝中心距离控制在15-20mm处，利用循环水与焊接板材直接接触的方式进行冷却，冷却水流量为150-180L/h，使焊接件在焊后60-90s内降低至50℃。冷却装置与焊接件之间放入密封圈，利用紧固螺钉或外部设备施压紧固密封防止冷却水流出。

(4)根据实际待焊工件的焊缝情况可以将多个冷却装置拼装后使用。根据焊缝所处的不同位置，通过紧固螺钉或外部夹持设备施加压力紧固冷却装置，完成平焊、立焊、横焊和仰焊焊接。

焊后焊缝成形效果好，未出现明显的宏观和微观缺陷。在相同焊接工艺参数下，加装水冷却装置后，由于水冷加快了接头热影响区处的换热效率，使过时效区(软化区)明显减小，减小了高温热循环对接头的影响，降低了接头软化程度，最终实现接头抗拉强度的提高。

附图说明

图1是实施例中的局部强制冷却与固定系统；

图2是接头显微硬度对比图；

图3是加冷却装置条件下断裂后的接头宏观形貌图；

图4是自然冷却条件下断裂后的接头宏观形貌图。