[发明专利]一种适用于厚板铝合金的焊接方法

说明书

本发明提供了一种适用于厚板铝合金的焊接方法，包括如下步骤：步骤1：在两个待焊工件相邻的待焊接端面处分别设置焊接坡口，两个焊接坡口组成U形坡口，U形坡口以两个待焊工件之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；步骤2：在U形坡口内由下至上依次进行第一层打底焊接、第二层盖面焊接及第三层盖面焊接。本发明所述的一种适用于厚板铝合金的焊接方法，解决了传统的厚板材焊接工艺中存在的需要填充熔敷金属量较多，焊缝在厚度方向收缩不均匀，导致产生的焊接变形较大的技术问题。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其是涉及一种适用于厚板铝合金的焊接方法。

背景技术

铝合金具有优异的物理特性和化学特性，被广泛应用于各类航天运载器的箭体结构的制造。铝合金的理化特性决定了铝合金的焊接工艺与钢有许多的不同之处。铝合金表面极易氧化形成致密、难熔、吸水性强的的氧化膜，容易造成焊缝夹渣、气孔等缺陷；铝合金比热容及热导率高，导致焊接铝合金时的需要的热输入比钢大，热输入过大容易引起组织恶化；铝合金的线膨胀系数较大，焊接变形及焊接裂纹的倾向较大。此外，多层多道焊接时，热输入控制不当容易造成未熔合、未焊透等缺陷。铝合金结构常采用的焊接方法包括钨极惰性气体保护焊(Tungsten Inert Gas welding，TIG焊)、熔化极惰性气体保护焊(MetalInert Gas welding，MIG焊)、等离子弧焊(Plasma Arc Welding，PAW)等。

现役型号火箭的贮箱结构焊接厚度区间为3mm-10mm，针对该厚度范围内铝合金的焊接普遍采用TIG焊工艺，该工艺填丝速度和焊接电流可以独立控制，在一定范围内，可控制母材和焊丝熔化的比例，从而控制焊缝金属的热输入。

随着我国载人航天事业的发展，研制新型大推力载人运载火箭的要求迫在眉睫。如新一代载人运载火箭一级燃烧剂箱的主体焊接厚度最高达到了15mm，采用传统的贮箱TIG焊接工艺，主要存在以下局限：

1)若采用现用的不开坡口的单面双层焊工艺，打底焊接时无法实现15mm厚度不开坡口一次焊透；

2)若采用传统的开坡口的焊接，可采用V形或X形。若采用V形坡口，一方面由于焊道两侧为斜坡，且宽度方向上越往两侧板件越厚，在进行第一道打底焊接时，容易在钝边两侧的根部出现熔不透的情况，V形坡口焊接往往背部还需要进行一层清根封底焊接，费时费力；另一方面，V形坡口的截面尺寸大，需要填充熔敷金属量较多，焊缝在厚度方向收缩不均匀，导致产生的焊接变形较大。若采用X形坡口，需要进行双面焊接，在完成正面焊接需要将焊件翻转，对于大型产品焊接时，背部施焊的可达性较差，施焊位置不方便，对辅助工装的要求较高，产品频繁的翻转严重影响劳动生产率。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种适用于厚板铝合金的焊接方法，解决了传统的厚板材焊接工艺中存在的需要填充熔敷金属量较多，焊缝在厚度方向收缩不均匀，导致产生的焊接变形较大的技术问题；

并且进一步的解决了传统的厚板材焊接工艺过程中，对于大型产品焊接时，背部施焊的可达性较差，施焊位置不方便，对辅助工装的要求较高，产品频繁的翻转严重影响劳动生产率的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种适用于厚板铝合金的焊接方法，包括如下步骤：

步骤1：在两个待焊工件相邻的待焊接端面处分别设置焊接坡口，两个焊接坡口组成U形坡口，所述U形坡口以两个所述待焊工件之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；

步骤2：在U形坡口内由下至上依次进行第一层打底焊接、第二层盖面焊接及第三层盖面焊接。

进一步的，两个所述待焊工件的厚度均为δ，δ＝13mm-17mm，所述U形坡口的钝边为p，p＝10mm-12mm。