[发明专利]一种焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种有效消除焊接残余应力和变形的焊接方法。

背景技术

铝及其合金是有色金属中用途较广的金属之一，铝合金材料具有较高的比强度、耐腐蚀、良好的导电导热性以及可焊接性等优点。而薄板类铝合金结构具有重量轻、工艺性能好(易加工、易成型)、连接方便等特点，因而代替了传统钢结构，被广泛地应用于各种焊接结构产品中。我国在铝合金型材的生产和使用方面也得到长足进步，其市场竞争力不断提高，近年来在航天、航空、化工、电器及机械制造等领域中获得了广泛地应用，例如船舶、大型压力容器、飞机蒙皮等领域，因而铝合金型材在国民经济中占有重要的地位。但铝合金本身固有的热、力学性能，如较大的线膨胀系数，较高的热导率等特性，使得在焊接加工技术应用于铝合金薄板结构件时，表现出焊接变形大、热裂倾向严重、焊接接头软化等缺点。过大的焊接变形很难保证尺寸的稳定性，增加了后续矫正和修补的工序和难度，影响了生产的正常周期，造成一定程度的浪费和经济损失。而焊接残余应力是引起焊接变形和产生热裂纹的直接原因，同时会降低焊接结构的使用寿命和承载能力。

当前为了降低残余应力，防治焊接应力及变形，主要从力学因素方面着手。传统的控制方法采用焊后消除应力的措施，需要外加能量大、实施困难、成本高。现代的控制理论采用随焊控制，主要是通过改善焊接过程中的应力状态来达到控制焊接应力及变形的目的。国内外学者采用了大量的方法来控制焊接应力及变形，如机械拉伸法、静态温差拉伸法、随焊碾压法、随焊锤击法、随焊冲击碾压法等，但这几种方法也都存在各自的缺点。如机械拉伸法，在应用时受结构形式限制较大，针对不同的构件，需要采取不同的夹具，这样就增加了生产成本，并降低了生产效率。静态温拉伸法对于横向收缩变形，无能为力，不适合于诸如法兰、舱口等含有封闭焊缝的结构焊接。随焊碾压法由于碾压设备庞大，而且焊接过程中由于焊枪与碾压轮距离过近，存在打弧和相互干扰的问题，故实际应用效果大打折扣；随焊锤击法和随焊冲击碾压法对于有一定厚度的结构或硬质合金而言，难以提供足够大的机械冲击力，导致控制焊接应力变形的效果不佳。同时，过大的机械冲击力又势必会影响到焊接电弧以及焊接熔池的稳定性，导致焊缝成型不良。这两种焊接方法的最大缺点在于会在焊件的表面产生不均匀的冲击痕迹，这对于表面质量要求较高的焊接结构来说是不适合的。