铝合金变极性等离子焊接的生产应用.pdfVIP

铝合金变极性等离子焊接的生产应用 李延杰 (云南昆明船舶设备集团第一机械有限公司 云南昆明 650236) 摘要：变极性等离子焊接是三种高能束流的焊接方法之一，可以实现不开坡1：7一次焊 透20ram厚度的铝合金。本文通过变极性等离子焊接与激光复合焊、真空电子 束焊的特点分析，并与TIG、MIG等传统焊接工艺在铝合金壳体生产中的实 际应用比较，阐述了变极性等离子工艺焊接中厚板铝合金的技术优势，总结出 经过生产实际验证的不同厚度铝合金焊接工艺规范，有效地解决了中厚板铝合 金高品质焊缝的焊接生产实际问题。 关键词： 变极性等离子 高能束流铝合金焊接工艺 一、前言 05 高能束流焊接的功率密度达到1 W／cm2以上，束流由单一的电子、光子、电子和离子或二种 以上的粒子组合而成。目前，用在焊接领域的高能束流主要是等离子弧、电子束和激光束。适用予 铝合金焊接的方法有激光复合焊、真空电子束焊、变极性等离子弧焊，其共同特点是焊缝品质高、 焊接效率高、焊接变形小。就中厚板铝合金的焊接工业生产应用而言，变极性等离子焊接是三种高 能束流焊接方法中工艺最成熟、焊接成本最低的焊接方法。 二、高能束流的焊接方法对比 (一)变极性等离子焊接 铝合金变极性等离子焊接工艺在欧美等发达国家已经广泛运用于航空航天企业中，是一种成熟 的铝合金的焊接工艺方法。可实现不开坡口一次焊透20mm的铝合金，非常适合中厚板铝合金的焊 接。 在实际生产应用中，变极性等离子焊接对壳体焊前拼装质量和拼装间隙的要求不如真空电子束 焊接、复合激光焊接那么严格。拼装间隙在板厚的10％内对变极性等离子焊接质量无明显影响，而 对真空电子束、复合激光焊接来说拼装间隙大于O．5mm就基本无法焊接。因此，变极性等离子焊接 能很好地适应生产实际，使其广泛应用于工业生产成为可能。 (二)复合激光焊接(激光+TIG、激光+MIG) 目前虽然开发出来，能成功地用于工业生产的还很少，不开坡口一次焊透的铝合金厚度在6mm 以内，而且投资成本非常昂贵，使用费用较高，不适合中厚板铝合金的焊接工业生产。 (三)真空电子束焊接 虽然在工业生产运用较为成熟，但其必须在真空箱体内焊接。对于外形尺寸大、接头多种类、 外形差异大而厚度又相对较薄的铝合金产品构件，生产适应能力差，很难发挥其高效的优势，因而 不宜采用。 因此，三种高能束流的焊接方法中，对于中厚板铝合金的焊接而言，只有变极性等离子焊接方 法工艺成熟，技术风险小、适应能力强，能发挥其高质、高效的优势，是中厚板铝合金产品焊接的 最佳选择。 三、VPPA与常规铝合金焊接的对比 (一)应用范围广。 变极性等离子能焊接几乎所有金属如铝、铜、钛、锂、锆等有色金属及合金、黑色金属、不锈 钢等和一些非金属如皮革、塑料等，常规的铝合金焊接方法如TIG、MIG／MAG等是无法比拟的。 (二)焊接适应能力强。 一是变极性等离子焊接对铝合金表面氧化膜敏感度低，剪切后的焊接区域经过钢丝刷打磨、丙 酮清理后可以直接焊接，可不需要酸洗工序；另外变极性等离子焊接对工件焊前拼装间隙要求不高， 只要拼装间隙小于母材厚度的10％，一般对焊缝质量不会有明显影响。因此它对各种不同焊接构件 的适应能力强。 (三)产品焊接成本低。 a由于变极性等离子焊接的强大穿透能力，20mm以内的工件不需要开坡口，不但节省了工件 开坡口的成本，还大大节省了焊丝和生产成本； b由于变极性等离子焊接对焊前清理和拼装间隙要求不高，节省了工件焊前清理和繁琐的机加、 拼装等工序的生产成本； c相对于原来的手工多道焊工艺，一次穿透的变极性等离子焊接工艺大大提高了焊接效率，从 而有效降低了产品焊接成本。 (四)焊接品质高。 变极性等离子是采用小孔效应法焊接，焊接接头可做到无缺陷焊缝，而常规的TIG、．MIG／MAG 焊接接头易出现气孔、未熔合、未焊透、裂纹等焊接缺陷，焊缝一次合格率低，MIG／MAG焊尤为 突出。变极性等离子的焊接接头力学性能下降最小，多数的铝合金材料焊接接头力学性能可达母材 的90％以上；而常规的TIG、MIG／MAG焊接接头力学性能下降较大，焊接性能好的铝合金材料其 接头力学性能最多只能达母材的70％～90％。 (