一种2195铝锂合金TIG焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种2195铝锂合金TIG焊接方法，包括如下步骤：采用单面两层焊接方式焊接待焊接材料，先进行打底层焊接，打底焊接结束后，待焊缝自然冷却至室温，再进行盖面层焊接；焊接电流为打底层160A～200A、盖面层150A～210A。本发明专利技术能有效抑制焊接过程中的气孔和焊接热裂纹，获得高强度、高延伸率的焊接接头。高延伸率的焊接接头。高延伸率的焊接接头。

【技术实现步骤摘要】
一种2195铝锂合金TIG焊接方法


[0001]本专利技术属于焊接
，涉及一种2195铝锂合金TIG焊接方法。

技术介绍

[0002]铝锂合金是未来新一代航天推进剂贮箱结构材料，具有更低密度与更高弹性模量的特点。国际航天领域已实现大型铝锂合金贮箱的应用，逐步实现铝锂合金在火箭贮箱结构中的应用已是必然趋势。2195铝合金作为第三代铝锂合金，在前代成分的基础上增加了Cu含量，降低了Li含量，并添加了Ag、Mg、Zr等合金化元素，具有密度低、比强度高、塑韧性好、低温性能和耐腐蚀性高等优点，可焊性与可锻性也得到了一定提高。但2195铝锂合金的焊接性能仍然较差，存在气孔形成倾向大、焊接热裂纹、合金元素的蒸发和烧损、焊缝氧化、接头软化等诸多问题。2195铝合金TIG焊接性能相对于2219、2A14等铝合金较差，熔焊难度更大，主要是因为铝锂合金有较大的形成气孔倾向，焊接热裂纹问题、合金元素的蒸发和烧损问题、焊缝氧化问题以及接头软化问题突出。
[0003]虽然采用搅拌摩擦焊的方式可以避免铝锂合金熔焊过程中面临的诸多问题，且目前国内已全面实现大型铝合金贮箱搅拌摩擦焊工艺的应用，然而在火箭贮箱实际生产过程中，由于产品结构限制，贮箱小直径法兰等特殊结构仍然需要使用以TIG焊为主的传统熔焊工艺进行焊接。因此解决2195铝锂合金的熔焊过程中的工艺难题仍是2195铝合金推进剂贮箱制造应用的关键技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种2195铝锂合金TIG焊接方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：
[0006]一种2195铝锂合金TIG焊接方法，采用单面两层焊接方式焊接待焊接材料，先进行打底层焊接，打底焊接结束后，待焊缝自然冷却至室温，再进行盖面层焊接；焊接电流为打底层160A～200A、盖面层150A～210A。
[0007]作为优选方式，所述焊接过程中采用氩气进行焊件正面和背面双面保护，包括主弧保护气、背部保护气、焊缝拖后保护气，焊缝拖后保护气对未冷却的成型焊缝进行保护。
[0008]作为优选方式，所述待焊接材料为2195铝锂合金板材，板材厚度4～8mm，热处理状态为T8，焊丝选用2195专用焊丝。
[0009]作为优选方式，所述待焊接材料焊接坡口采用120
°±
10
°
，钝边厚度为1.0～2.0mm。
[0010]进一步优选，所述主弧保护气流量12～14L/min，焊缝拖后保护气流量10～12L/min，背部保护气流量8～10L/min。
[0011]作为优选方式，所述待焊接材料焊前通过机加、机械打磨方法去除板材表面富H层。
[0012]作为优选方式，所述焊缝自然冷却至室温后，采用机械打磨方式对打底层焊缝表
面进行打磨，完全去除表面氧化物后再进行盖面层焊接。
[0013]作为优选方式，所述焊接过程中，平均焊接速度控制在100
±
25mm/min。
[0014]本专利技术突破常规铝合金焊接方法优化的思路，结合2195铝锂合金特性，创新地引入了焊接过程气体保护措施和选用了与焊接材料物理特性相匹配的焊接工艺坡口，并在此基础上优化工艺参数，控制焊接过程，最终解决了2195铝锂合金传统TIG焊接中气孔和热裂纹等问题，最终获得高强度、高延伸率的焊接接头。
[0015]在焊接常规的铝合金时，最常采用90
°
的坡口，但由于Li元素的加入，2195Al
‑
Cu
‑
Li合金凝固温度区间与线膨胀系数相比Al
‑
Cu合金都有所增加，具有更大的热裂纹倾向，因此需要通过调节焊丝加入比例来减小脆性温度区间。众所周知，焊接接头熔合比越大，即焊丝加入越多，焊缝的抗裂性能越强。本专利技术中设计了120
°±
10
°
的焊接坡口，钝边厚度为1.0～2.0mm。
[0016]另一方面，Li元素的加入会减弱TIG焊的阴极清理作用导致部分Al元素产生黑色氧化物颗粒，且Li元素本身易氧化成为黑色颗粒物。焊接过程中产生的这些黑色氧化物颗粒将会导致2195铝锂合金焊缝表面颜色发乌，严重影响焊缝性能。因此，在焊接2195铝合金时，需采取更为严格的手段尽可能地减少焊缝氧化，本专利技术在常规的主弧保护气的基础上，增加背部保护气与拖后保护气。
[0017]本专利技术具有以下优点：
[0018]本专利技术提供了一种2195铝锂合金TIG焊接方法，采用市售专用焊丝，单面两层(打底层+盖面层)焊接工艺，独特地在主弧保护气的基础上增加背部(垫板)保护气与正面焊缝拖后保护气，专有的拖后保护气和适合于2195铝锂合金板材的焊接工艺坡口，控制焊接过程，给出了优化的焊接参数，能有效抑制焊接过程中的气孔和焊接热裂纹，获得高强度、高延伸率的焊接接头。
附图说明
[0019]图1为实施例1焊缝正面成型情况图；
[0020]图2为实施例1焊缝背面成型情况图；
[0021]图3为实施例1焊缝接头金相组织图；
[0022]图4为实施例2接头拉伸断口微观组织图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]实施例1：
[0026]一种2195铝锂合金TIG焊接方法，焊接材料为2195铝锂合金板材，厚度4～8mm，热处理状态为T8，焊丝选用2195专用焊丝；焊接方法为手工TIG焊接，采用单面两层焊接方式；焊接电流为打底层200A、盖面层200A；焊接过程为：先进行打底层焊接，打底焊接结束后，待焊缝自然冷却至室温，再进行盖面层焊接；焊接过程中采用氩气进行焊件正面和背面双面
保护。
[0027]2195铝锂合金板材坡口为120
°
，钝边厚度为1.5mm；正面主弧保护气12L/min，正面焊缝拖后保护气10L/min，背面(垫板)保护气9L/min；在焊接过程中，打底焊接结束焊缝自然冷却至室温后，采用机械打磨方式对打底层焊缝表面进行打磨，完全去除表面氧化物后再进行盖面层焊接；在焊接过程中，采用以计时器计时并提醒操作者的方式控制焊接速度，平均焊接速度控制在100
±
5mm/min。
[0028]焊缝成形情况如图1～2所示，接头金相组织如图3所示，焊接接头力学性能见表1。
[0029]实施例2：
[0030]一种2195铝锂合金TIG焊接方法，与实施例1相同，区别在于：实施例2中，焊接电流为打底层185A、盖面层190A。
[0031]焊接接头力学性能见表1，接头拉伸断口组织如图4所示。
[0032]实施例3：
[0033]一种2195铝锂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种2195铝锂合金TIG焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：采用单面两层焊接方式焊接待焊接材料，先进行打底层焊接，打底焊接结束后，待焊缝自然冷却至室温，再进行盖面层焊接；焊接电流为打底层160A～200A、盖面层150A～210A。2.根据权利要求1所述的一种2195铝锂合金TIG焊接方法，其特征在于：所述焊接过程中采用氩气进行焊件正面和背面双面保护，包括主弧保护气、背部保护气、焊缝拖后保护气，焊缝拖后保护气对未冷却的成型焊缝进行保护。3.根据权利要求1所述的一种2195铝锂合金TIG焊接方法，其特征在于：所述待焊接材料为2195铝锂合金板材，板材厚度4～8mm，热处理状态为T8，焊丝选用2195专用焊丝。4.根据权利要求1所述的一种2195铝锂合金TIG焊接方法，其特征在于：所述待焊接材料焊接坡口采用120
°±

【专利技术属性】
技术研发人员：颉平平，杜海泉，何昆宇，郑森木，李乔，陈志元，林鹏，吕建民，张晓鸿，李力，杨康，李兴，李浩，喻宽，王武，
申请(专利权)人：四川航天长征装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：