一種含鋁-鋼異種材料熱壓焊接方法技術

本發明專利技術涉及焊接技術領域，特別是一種含鋁-鋼異種材料的熱壓焊接方法，包括以下步驟：將含鋁、鋼材料的待焊接端面加工成相對應的、大于與其軸線相垂直的端面面積的形狀；對待焊接的端面用機械的方式清理；再用有機溶劑或清洗劑；對含鋁管材進行機械結構約束鋁管材，對含鋁管材待焊接端面進行往復加熱使待焊接的金屬呈塑性狀態，對鋼管材施壓熱壓焊所需的壓力，本發明專利技術克服了通常鋁-鋼熱壓焊技術氧化膜部分虛焊、脆斷、粘焊等不良現象，使得焊接接頭質量得到了提高，通過有效控制焊接電弧的熱輸入量，使得鋁-鋼熱壓焊時鋁合金一側溫度較高，鋼一側溫度較低或仍出于室溫，很好解決了整體加熱時鋼一側溫度較高及剛度不足而造成焊接失敗。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及涉及焊接
，特別是一種操作簡單、焊接效果好的含鋁-鋼異種材料熱壓焊接方法。
技術介紹
隨著汽車、電子、航空、航天等工業迅速發展，鋁-鋼異種材料的連接需求越來越多。然而鋁、鋼之間的焊接一直是連接領域的熱點和難點問題，鋁-鋼間的焊接主要困難在于:兩者的熱物理性能差異較大，焊后焊縫內應力水平高；二者易反應生成金屬間化合物，降低了焊縫的韌性；三是由于鋁合金表面存在致密的氧化膜，其阻礙了異種材料的結合。目前對鋁鋼異種材料的連接主要采用的方法為釬焊、熔釬焊、摩擦焊以及機械連接方法。近來新興的加熱并加壓到足以使工件產生宏觀變形的熱壓焊，越來越多用到了異種材料的連接。如何改善鋁-鋼異種材料熱壓焊 工程環境，提高異種金屬接頭連接強度，但是，在焊接過程中如何破除氧化膜的阻礙作用，是熱壓焊需要解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種工藝性能優異、方法簡單易行，抗拉強度大于530MPa，工藝性能及接頭抗彎性能均能滿足海工結構用鋼水下焊接要求的高強度水下濕法焊接用焊條。本專利技術可以通過如下措施達到。一種水下濕法焊接用不銹鋼焊條，包括藥皮和焊芯兩部分，其特征在于焊芯為304L不銹鋼，藥皮由金紅石、長石、白云石、羧甲基纖維素、錳粉、硅鐵及鎳粉組成，各組成成份的重量百分比為為:金紅石42% 52%，長石20% 30%，白云石5% 10%，羧甲基纖維素5% 10%，錳粉5% 9%，硅鐵1% 4%、鎳粉0% 5%。本專利技術可以向藥皮填加鉀水玻璃，鉀水玻璃的填加重量為藥皮總重量的26°/Γ35%，以作為藥皮的粘結劑，使藥皮各組分之間緊密連接。本專利技術是通過的焊條制造工藝進行制備，將上述藥皮成分的原料進行均勻混合，然后加入藥皮總質量269Γ35%的鉀水玻璃，攪拌均勻，之后在焊條生產設備上涂壓于304L不銹鋼焊芯上，且壓涂后不用在藥皮外層涂敷防水材料，制成的不銹鋼水下焊條具有良好的防水性能和工藝性能，能夠滿足低合金高強度鋼水下濕法焊接要求。本專利技術中，金紅石是含量較多的藥皮成分，它們主要是在焊接時起造渣作用，另外金紅石也起到一定的穩弧作用，但是如果含量過多，會對接頭力學性能有不利影響，本專利技術中金紅石的加入量為42°/Γ52%。本專利技術中，加入的長石主要起到造渣穩弧作用，其加入量為209Γ30%，既利于保證電弧穩定性，同時不影響焊接接頭的力學性能。本專利技術中，加入的白云石主要起到造氣作用，其加入量為59TlO%，因為白云石在焊接過程中會形成大量的co2。本專利技術中，羧甲基纖維素可以改善壓涂性能和焊條表面光潔度，并具有一定的造氣作用，保證了水下焊接時的電弧吹力，其加入量為59TlO%。本專利技術中，加入錳粉和硅鐵可促進焊縫脫氧和合金化，改善焊縫冶金性能，加入量分別為5% 9%和1% 4%。本專利技術中，鎳粉的加入保證了焊縫的冶金性能，尤其是水下焊接焊縫的塑性和韌性，其加入量為0% 5%。本專利技術的優勢及特點在于:本專利技術的高性能水下濕法焊條，制備過程簡易，焊接時起弧容易，且電弧燃燒穩定，再引弧性好，獲得的焊縫形貌美觀，且對接接頭抗拉強度可達530MPa，對接接頭冷彎角度為180°時接頭仍然完好，無任何裂紋出現，可用于304、316不銹鋼等水下結構的焊接。附圖說明附圖是本專利技術實旋例的示意圖。圖1是本專利技術實旋例的一種示意圖。圖2是本專利技術實旋例的另一種示意圖。具體實施例方式下面結合實施例對本專利技術作進一步描述 為了更好地體現本專利技術，下面舉例進行說明，但并不是對本專利技術的限制。實施例一:采用市售的304L不銹鋼為焊芯，藥粉的組成和質量百分比為:金紅石42%，長石30%，白云石10%，羧甲基纖維素7%，錳粉5%，硅鐵2%以及鎳粉4%，以鉀水玻璃作為藥皮的粘結劑，加入量為藥粉總質量的34%。實施例二:采用市售的304L不銹鋼為焊芯，以鉀水玻璃作為藥皮的粘結劑，藥粉的組成和質量百分比為:金紅石52%，長石25%，白云石5%，羧甲基纖維素5%，錳粉9%，硅鐵4%以及鎳粉0%，以鉀水玻璃作為藥皮的粘結劑，加入量為藥粉總質量的32%。實施例三:采用市售的304L不銹鋼為焊芯，以鉀水玻璃作為藥皮的粘結劑，藥粉的組成和質量百分比為:金紅石50%，長石20%，白云石7%，羧甲基纖維素10%，錳粉7%，硅鐵1%以及鎳粉5%，，以鉀水玻璃作為藥皮的粘結劑，加入量為藥粉總質量的28%。實施例的效果: 本專利技術的目的是提供一種通過焊接電弧的能量，將焊接熱壓焊的焊接工件加熱，并且能夠在電弧陰極霧化的作用下去除鋁合金表面的氧化膜的含鋁-鋼異種材料熱壓焊接方法。本專利技術所采用的技術方案是: 一種含鋁-鋼異種材料的熱壓焊接方法，其特點在于包括以下步驟: 步驟一、將含鋁、鋼材料的待焊接端面加工成相對應的、大于與其軸線相垂直的端面面積的形狀，如加工斜口狀、鋸齒狀、凸臺和凹槽狀等； 步驟二、將待焊接的端面用機械的方式清理； 步驟三、再用有機溶劑或清洗劑，對機械清理后的表面進行細致的擦拭，清除殘余的有機物或金屬粉塵； 步驟四、對含鋁管材的管內加內塞、管外加緊固環的機械結構約束鋁管材，提供熱壓焊時對含鋁管材變形過程中必要的剛度； 步驟五、利用交流電弧或變極性電弧對含鋁管材待焊接端面進行往復加熱使待焊接的金屬呈塑性狀態，用陰極霧化去除氧化膜并進行氬氣保護，撤離輔助電弧加熱， 步驟六、將含鋁、鋼管材的待焊接端面相對，對鋼管材施壓熱壓焊所需的壓力， 保持壓力不變直至整體冷卻至室溫，關閉保護氣體氬氣、除去施加壓力。本專利技術所述的氬氣保護是采用輔助焊接電弧保護，輔助焊接電弧可以采用交流鎢極氬弧焊、變極性鎢極氬弧焊具有陰極霧化效果的電弧焊接。本專利技術采用焊接電弧作為熱壓焊的熱源，既能起到為熱壓焊提供必要的熱量，又能很好的去除鋁合金表面的氧化膜，使得鋁-鋼在熱壓焊過程中即獲得了所需的焊接溫度，又清除了鋁合金表面的不利于熱壓焊的氧化膜，克服了通常鋁-鋼熱壓焊技術氧化膜部分虛焊、脆斷、粘焊等不良現象，使得焊接接頭質量得到了提高，通過有效控制焊接電弧的熱輸入量，使得鋁-鋼熱壓焊時鋁合金一側溫度較高，鋼一側溫度較低或仍出于室溫，很好解決了整體加熱時鋼一側溫度較高及剛度不足而造成焊接失敗。具體實施例方式下面結合附較對本專利技術作詳細說明: 本專利技術提供一種電弧輔助的鋁-鋼異種材料熱壓焊接方法，通過電弧輔助加熱、陰極霧化去除氧化膜，使得金屬在一定溫度的塑性狀態下，實現液態焊接或固態焊接的方法。采用焊接電弧作為熱壓焊的加熱源，如采用交流鎢極氬弧焊，變極性鎢極氬弧焊等具有陰極霧化效果的電弧焊方法，分別根據采用的交流焊接、變極性焊接的方法，熱壓焊時工件形狀、體積、材料自身導熱系數、厚度、散熱條件，以此確定焊接工藝參數，通過焊接電弧加熱作用連接時的溫度選擇:低碳鋼500°C 1500°C、不銹鋼50(Tl40(TC、鋁合金15(T660°C。采用焊接電弧作為熱源，完成對接、搭接、交接、T型接頭等縱縫、環縫、曲線焊縫的熱壓焊。焊接電弧采用多次往復加熱方法，焊接電流為30-240安培，焊接電壓為8-16伏特，焊接速度為50-400毫米每分鐘，擺動速度為50-1000毫米每分鐘，擺動寬度為:3_22毫米，所述的焊接溫度為最終加熱目標。低碳鋼為碳含量小于0.25%的非合金鋼，不銹鋼為奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼及雙相不銹鋼，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含鋁?鋼異種材料的熱壓焊接方法，其特點在于包括以下步驟：步驟一、將含鋁、鋼材料的待焊接端面加工成相對應的、大于與其軸線相垂直的端面面積的形狀；步驟二、將待焊接的端面用機械的方式清理；步驟三、再用有機溶劑或清洗劑，對機械清理后的表面進行細致的擦拭，清除殘余的有機物或金屬粉塵；步驟四、對含鋁管材的管內加內塞、管外加緊固環的機械結構約束鋁管材，提供熱壓焊時對含鋁管材變形過程中必要的剛度；步驟五、利用交流電弧或變極性電弧對含鋁管材待焊接端面進行往復加熱使待焊接的金屬呈塑性狀態，用陰極霧化去除氧化膜并進行氬氣保護，撤離輔助電弧加熱；步驟六、將含鋁、鋼管材的待焊接端面相對，對鋼管材施壓熱壓焊所需的壓力，保持壓力不變直至整體冷卻至室溫，關閉保護氣體氬氣、除去施加壓力。

【技術特征摘要】
1.一種含鋁-鋼異種材料的熱壓焊接方法，其特點在于包括以下步驟: 步驟一、將含鋁、鋼材料的待焊接端面加工成相對應的、大于與其軸線相垂直的端面面積的形狀； 步驟二、將待焊接的端面用機械的方式清理； 步驟三、再用有機溶劑或清洗劑，對機械清理后的表面進行細致的擦拭，清除殘余的有機物或金屬粉塵； 步驟四、對含鋁管材的管內加內塞、管外加緊固環的機械結構約束鋁管材，提供熱壓焊時對含鋁管材變形過程中必要的剛度； 步驟五、利用交流電弧或變極性電弧對含鋁管材待焊接端面進行往復加熱使待焊接的金屬呈塑性狀態，用陰極霧化去除氧化膜并進行氬氣保護，撤離輔助電弧加...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫清潔，劉一搏，馮吉才，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學威海，
類型：發明
國別省市：