[发明专利]一种铝合金板焊接方法

说明书

本发明涉及一种铝合金板焊接方法，包括以下步骤：将待焊板材的边缘接口加工成倾斜接口截面，清洗打磨后对接固定于夹持装置上；在铝板表面的焊接区内打盲孔；将Al粉、Sc粉、Zr粉球磨混合得混合粉末；将一半混合粉末均匀填充到板材上表面盲孔中，用短搅拌针搅拌填充区封槽，同样操作完成下表面填充与封槽，再采用双面搅拌摩擦焊进行多道次、平行重叠焊，焊接的同时进行冷却。本发明的倾斜接口加大了有效焊接面积；双面搅拌摩擦焊不仅消除了热机影响区、热影响区，而且与倾斜接口搭配可以增加焊接板材的可焊厚度，提高焊缝强度，消除焊缝背部缝隙缺陷。将冷却与焊接同步减少因下表面搅拌的热输入影响而增加的上表面搅拌区尺寸粗大的析出相。

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体涉及一种铝合金板焊接方法。

背景技术

铝及其合金具有密度小，塑性高，比强度高，优良导电、导热性和抗腐蚀性好等优点，决定了其在工业上重要的地位和发展。不仅大量用于军事工业、农业、轻工业、重工业、和交通运输事业，也广泛用于建筑结构材料、体育用品和家庭生活用品等。在工程实践中，铝合金的焊接必不可少，若采用传统融化焊接技术难免出现焊接接头严重软化，焊接强度低，焊缝附近产生热裂纹和气孔，焊接变形等问题。

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，FSW)是由英国焊接研究所(The WeldingInstitute，TWI)于1991年提出的一种固态连接方法。与熔化焊接技术相比，具有细化晶粒、拉伸性能好、无尘烟、无飞溅、节能、焊后残余应力和变形小等优点。但其存在的热机影响区(Thermo Mechanical Affected Zone，TMAZ)和热影响区(Heat Affected Zone，HAZ)往往成为薄弱区域。而双面搅拌摩擦焊可以有效消除热机影响区和热影响区，但会因下表面搅拌的热输入的影响而增加了上表面搅拌区尺寸粗大的析出相数量，大大影响了焊接区域的力学性能。

发明内容

本发明目的在于：提供一种倾斜焊接接口的铝合金双面搅拌摩擦焊焊接方法，倾斜接口加大了有效焊接面积，双面搅拌摩擦焊不仅有效消除了热机影响区、热影响区，而且与倾斜接口搭配可以增加焊接板材的可焊厚度，提高焊缝强度，消除焊缝背部缝隙缺陷。通过加入的强化元素可以提高搅拌区强度、硬度。焊后冷却装置可以有效减少因下表面搅拌的热输入影响而增加的上表面搅拌区尺寸粗大的析出相。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铝合金板焊接方法，包括以下步骤：

S1：将两块待焊板材的边缘接口预先加工成倾斜接口截面，并清洗打磨后，对接固定于夹持装置上；

S2：在铝板表面的焊接区内打盲孔；

S3：将Al粉、Sc粉、Zr粉球磨混合得到均匀混合粉末；

S4：将步骤S3得到的一半混合粉末均匀填充到板材的上表面盲孔中，用短搅拌针搅拌填充区封槽，同样操作完成下表面填充与封槽，再采用双面搅拌摩擦焊先进行多道次、平行重叠焊，并在搅拌头后方安装高压液氮冷却装置，喷头用固定装置固定于搅拌头后方，与焊接同步行进，用于冷却刚刚焊接完成的铝板。

优选地，步骤S1中倾斜接口截面与水平面的夹角为30°～45°。

优选地，步骤S2中盲孔直径为1～3mm，深度为2～4mm，盲孔间隔为3～5mm，盲孔区域两边边缘与接口线距离不小于一个搅拌头直径，待焊铝板上表面、下表面均要打盲孔，其中盲孔区域全部覆盖接口区域，之后的搅拌头焊接区域覆盖整个盲孔区域。