[发明专利]一种2219铝合金薄板电磁辅助激光热导焊方法

说明书

本发明提供了一种2219铝合金薄板电磁辅助激光热导焊方法，它包括如下步骤：(1)对待焊接2219铝合金薄板进行打磨、清洗；(2)将待焊接的两块2219铝合金薄板置于工作平台上进行装夹固定，焊接接头形式为对接接头；(3)调整滚轮电极、磁场装置和激光器中激光头的位置，并设定相关工艺参数：(4)按设定的工艺参数进行焊接，焊接过程中，焊接时采用保护气装置对焊接部位进行惰性气体保护，且激光头、滚轮电极和磁场装置保持相对静止。该方法可减少热导焊过程中产生的粗大枝晶缺陷，使焊缝组织得到细化且分布均匀，减少气孔缺陷，有效提高焊缝质量，从而实现2219铝合金薄板的高强度连接。

技术领域

本发明涉及一种2219铝合金薄板电磁辅助激光热导焊方法，属于2219铝合金薄板焊接技术领域。

背景技术

2219铝合金是一种Al-Cu系合金，作为高强铝合金，它具有高低温力学性能优异、断裂韧性、抗应力腐蚀性能、焊接性能良好等综合性能优异的特点，因此，在航空领域被广泛运用，常用于制造火箭贮箱和飞机壳体等构件。

对于2219铝合金，目前主要的焊接方式包括TIG焊、电子束焊、激光电弧复合焊和搅拌摩擦焊等。TIG焊对工装精度要求较低，但其热源不集中，焊接速度低，焊接热输入大，由于铝合金材料的导热性强、膨胀系数大的特点，会引起接头软化、变形大的问题。电子束焊拥有较大的深宽比，且凝固速度极快，焊缝组织晶粒细小，因此焊缝的力学性能非常优异，但其需要在真空环境下焊接，适用性受到限制。搅拌摩擦焊由于只发生塑性变形，与熔化焊相比，无气孔裂纹等缺陷，但由于搅拌摩擦头的形状限制，该方法对焊件的形状和结构要求较高。激光焊接相比于电弧焊接，热源更为集中，因此该焊法有其独特的优势，如焊接变形小、焊接灵活性好、热影响区窄等。激光焊包括热导焊和深熔焊两种方法，其中深熔焊不适合焊接薄板，而热导焊存在粗大枝晶等缺陷，因此，该焊接方式也有待继续优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种2219铝合金薄板电磁辅助激光热导焊方法，该方法可减少热导焊过程中产生的粗大枝晶缺陷，使焊缝组织得到细化且分布均匀，减少气孔缺陷，有效提高焊缝质量，从而实现2219铝合金薄板的高强度连接。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种2219铝合金薄板电磁辅助激光热导焊方法，它包括如下步骤：

(1)对待焊接2219铝合金薄板进行打磨、清洗；

(2)将待焊接的两块2219铝合金薄板置于工作平台上进行装夹固定，焊接接头形式为对接接头；

(3)调整滚轮电极、磁场装置和激光器中激光头的位置，并设定相关工艺参数：

激光源作为焊接热源，激光器中激光头的激光聚焦为圆形光斑辐照于两块2219铝合金薄板的对接缝，使对接缝两侧的2219铝合金薄板同时发生熔化；

两滚轮电极对称分布于对接缝的两侧，焊接过程中滚轮电极与2219铝合金薄板接触，滚轮电极通电后产生垂直穿过对接缝的电流I，电流I为方波电流；

磁场装置为电磁铁，其投影中心在对接缝上，产生平行于焊接方向的磁场B；

(4)按设定的工艺参数进行焊接，焊接过程中，焊接时采用保护气装置对焊接部位进行惰性气体保护，且激光头、滚轮电极和磁场装置保持相对静止。

优选的，所述方波电流的峰值电流为2～6kA，基值为不加电流，峰值电流和基值的持续时间分别为30ms和15ms。

优选的，所述步骤(3)中，在激光器开启前2s提前启动磁场装置，并将滚轮电极接通电源，保证焊接过程中电磁场始终作用于焊接区域。

优选的，所述方波电流的峰值电流为4.2kA。