[发明专利]一种铝合金板的等离子焊接方法

说明书

本发明属于铝合金板材焊接领域，涉及一种铝合金板的等离子焊接方法，采用直流正极作用在铝合金板材侧，负极作用在钨电极侧的方式对铝合金板材之间的焊缝进行等离子弧焊，这样从负电极(钨电极)发出的电子高速碰撞铝合金材料并产生大量热量，这种连接方式相对于正极作用在钨电极，负极作用在铝合金板材或者采用交流电分别作用在钨电极和铝合金板材的方式，产生的热量最大。另外，通过使用直流电源，可以获得非常稳定的等离子弧，使得最终焊接后的铝合金板材焊道不会出现凹坑和焊缝气孔的问题。

技术领域

本发明属于铝合金板材焊接领域，涉及一种铝合金板的等离子焊接方法。

背景技术

铝合金密度低、比强度高、耐蚀能力强，已广泛应用于航空航天、石油化工等领域的焊接结构中。然而铝合金由于热导率高、膨胀系数大、极易氧化，导致焊接接头易生气孔和裂纹等缺陷。为获得高质量铝合金焊接接头、提高焊接效率，需采用能量密度较高以及热输入较低的焊接方法。

近年来，常规钢材逐渐被铝合金取代，铝合金的材料的应用比例正在增加。当铝合金材料暴露于外部空气时，容易在表面上形成氧化膜(氧化铝)。该氧化膜的熔点高，虽然在焊接时母材铝会熔融，但由于氧化膜可能不会熔融，因此有可能发生焊道紊乱或气孔。

目前铝合金材料焊接方法中，相对比于激光焊接方法和摩擦搅拌焊，等离子体焊接方法是成本较低的焊接方法，并且其应用趋于增加。以往的焊接技术是使用交流等离子焊接，具有去除氧化皮膜和确保熔透的效果。然而未解决焊道表面上产生凹坑和焊缝气孔的问题。焊接缺陷的存在严重影响焊缝的性能，进而影响焊接整体结构稳定性。并且使用传统保护气体氩气时，电弧产生的慢，电压低，导致焊接速度降低，进而影响生产效率。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决现有等离子焊接方法焊接铝合金板材焊缝，存在焊道表面出现凹坑和焊缝气孔的问题，提供一种铝合金板的等离子焊接方法。

为达到上述目的，本发明提供一种铝合金板的等离子焊接方法，包括以下步骤：

A、预清理待焊接铝合金板材表面油污，防止焊后铝合金板材焊缝处表面产生气孔并将预处理后的铝合金板材对接在一起；

B、调节焊缝上钨电极与铝合金板材焊缝之间的距离，在钨电极和围绕钨电极的等离子喷嘴之间通入等离子体气体，在等离子喷嘴和围绕等离子喷嘴的屏蔽罩之间通入保护气体，等离子体气体中含有氦气；

C、开启钨电极和待焊接铝合金板材之间的电源，每单位板厚的热量输入值Q为2500～10000(J/cm²)，其中Q＝60×(EI/Vt)，Q为热量输入值(J/cm²)，E为焊接电压(V)，I为焊接电流(A)，V为焊接速度(cm/min)，t为铝合金板厚(cm)；

D、采用直流正极作用在铝合金板材侧，负极作用在钨电极侧的方式对铝合金板材之间的焊缝进行等离子弧焊，焊接过程中等离子体气体流量为0.4～5.5L/min。

进一步，步骤A采用丙酮或其他有机溶剂清理铝合金板材表面油污。

进一步，步骤B将预处理后的铝合金板材按照装配顺序上件夹紧，搭接间隙不超过0.15t(t为铝合金板材厚度)。

进一步，步骤B中钨电极与铝合金板材表面之间的距离h为2.5mm。

进一步，步骤B中等离子体气体为氦气浓度≥80％的氦气-氩气混合气，保护气体为氮气。

本发明的有益效果在于：