[发明专利]一种控制铝合金管路焊接背部反透的方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种铝合金焊接方法，更具体地涉及一种控制铝合金管路焊接背部反透的方法，亦可应用于其它类似焊接相关领域中。

背景技术

铝合金焊接结构具有重量轻、耐腐蚀性好、便于加工等优良综合性能，广泛应用于航天航空、国防军工等领域的产品中。随着型号产品的不断发展，对铝合金焊接结构的要求日趋严格，尤其是产品内部油、气管路，不但要考虑其工作压力，还要控制焊缝背部反透，保证管内油、气流量满足设计要求，因此对铝合金管路的焊接工艺也提出了越来越高的要求。

铝合金具有熔点低、高温强度小的特点，因此在焊接过程中常常会出现焊缝背部反透较大的缺陷，尤其在焊接壁厚较小的铝合金管路时更为明显。在实际生产中常采用内部施加刚性芯轴的方法来避免这种缺陷，但采用这种方法一方面会受到管路复杂程度的限制，连续弯管的对接难以采用刚性芯轴；另一方面焊接不同直径的管路需要不同直径的刚性芯轴配套，增加了生产成本。因此采用刚性芯轴的方法即无法完全满足当今复杂铝合金管路的焊接要求，又会增加生产成本，不能保证管路焊接质量。

随着铝合金产品结构形状日趋复杂化，产品内部管路的形状也越来越复杂，对管路内部流量的控制也越来越严格，铝合金管路氩弧焊时焊缝背部成形不良、反透量过大，难以满足通球试验要求等。采用刚性芯轴的方法不能完全控制背部反透，保证管路焊接质量，限制了铝合金复杂管路结构产品焊接生产上的应用。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提出一种控制铝合金管路氩弧焊环焊缝内部反透，不受管路复杂程度的限制，可有效控制铝合金管路焊缝背部反透，并有利于焊缝成形的方法。

本发明的所采用的技术方案如下：

一种控制铝合金管路焊接背部反透的方法，工作原理：通过在管路焊接时向管路内部充一定压力的惰性气体的方法，向液态熔池施加一个向上的力，使这个力与液态熔池受到的自身重力、电弧吹力以及熔池表面张力相互平衡。焊接过程中通过控压装置对充气流量进行实时调节以保证管路内部气压动态稳定，为焊接提供一个压力相对稳定的工作环境。

本发明中所称的准稳态，是指管路内部气体压力动态稳定，管路内部气压大于外部气压600Pa±5%，即管路内外压差保持在600Pa±5%内。压力上下波动不超过内部气压的±5%时，可有效控制管路内部反透。

整个管路焊接过程包括两个阶段：点固充气阶段和焊接调压阶段。其中：

(1)点固充气阶段，是将待焊接管路对接装配好后点固，然后封堵管路两端，向管路内充惰性气体，使管路内部空气从待焊接缝处的间隙排出，替换管路内原有空气，使管路内部充满惰性气体，并在管路内部形成一个准稳态的惰性气体压力相对稳定的环境；管路点固后的初始充气流量可根据不同的管路直径按下式进行调节，充气时间可根据管路粗细、长短以及具体环境进行适当调整，

Q=7·D22]]>

式中：Q为管路点固后的初始充气流量，D为管路外径。

(2)焊接调压阶段，当管路内部充满惰性气体并形成一个准稳态的稳定气压环境后开始焊接，保证焊接位置始终处于平焊位置；焊接过程中，由于管路接头待焊接缝处，未焊接部位逐渐减小，此时充气流量不变而泄气流量减小使得内部压力有增大的趋势，为了保证焊缝过程中成形稳定，就需要用控压装置对充气流量进行动态调节，使管路内部气压保持准稳态的动态平衡；

焊接过程中，不同时刻的充气气体流量Q_t可按下式进行调整：

Qt=Q·(1-vtdπ)]]>

式中：Q_t为充气流量，Q为管路点固后的初始充气流量；v为焊接速度；t为焊接时间；d为管路中径。