本发明专利技术公开了一种用于喷射成形Al-Zn-Mg-Cu铝合金激光焊的焊接方法，具体步骤是：先将待焊接的试板I和试板II对接安置在焊接操作台的垫板上，所述对接缝的方向与垫板上表面设有的凹槽的方向相同；后将背部保护气气管接到气道内，设定气流量为13～15L/min；将侧吹气气管的气流方向调整为与焊接方向相反，气流量为25～28L/min；设定激光功率为6～8KW；打开背部保护气气管和侧吹气气管，待侧吹气气管吹气2至3秒后，打开激光，以3-5m/min的焊接速度从A点向B点开始焊接，到达B点后先关闭激光和侧吹气气管与背部保护气气管。本发明专利技术采用能量密度集中的激光作为加热热源，焊后焊缝具有极小的宽度和非常窄的热影响区，从而大大降低了焊缝中Zn元素的析出，提高了焊缝的性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于材料连接
技术介绍
铝合金以其良好的物理、化学和机械性能，在国防和经济建设的许多重要领域被广泛应用。喷射成形超高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金是在Al-Zn-Mg铝合金的基础上发展起来的可热处理强化的变形铝合金。喷射成形技术实现了金属凝固过程的快速凝固、原位凝固和高致密度多重技术指标，既突破了铸造工艺缓慢凝固、宏观偏析和疏松的技术瓶颈，又突破了粉末冶金工艺的难以致密化、构件规格小的技术瓶颈，使金属材料实现高性能和大规格的双重提高。喷射成形技术的发展为开发新一代超高强铝合金提供了新的途径，该技术可大幅提高合金元素的固溶度，细化晶粒、均匀组织、消除宏观偏析等，从而使材料的性能显著提高。采用喷射沉积技术开发的含Zn量8%以上(质量分数)，最高达14%，抗拉强度为 780 830MPa，δ为10% 13%的新一代超高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金产品，具有强度高、加工性能好、抗腐蚀性能较好等优点，广泛应用于各种飞机的机身、蒙皮、机翼梁、桁条、飞机轮毂、和火箭中的高强度结构零件等的制造，是航空航天领域中不可缺少的重要结构材料。采用喷射成形技术制备的Al-Zn-Mg-Cu高性能铝合金在制备大型飞机结构部件时，必然会牵涉到连接技术，而连接接头的性能将会影响到整个结构件的性能。大型客机和运输机需要采用超高强铝合金的零部件，其形状千差万别，由于设备的能力以及铸锭的尺寸问题，不可能由铸、锻工艺解决所有的问题。焊接加工已经成为喷射成形Al-Zn-Mg-Cu铝合金扩大应用的关键工艺。但传统的电弧焊(TIG焊、MIG焊等)焊接铝合金时，焊缝中容易形成未熔合、夹杂、气孔、结晶裂纹等缺陷；此外，铝合金的线膨胀系数大，导热导电性强， 焊接时容易产生咬边、翘曲变形等缺陷。对于高强度的可热处理强化铝合金，焊后接头热影响区会发生过时效软化，接头力学性能下降严重。针对喷射成形Al-Zn-Mg-Cu铝合金的强韧性原理和特点，使用传统的电弧焊焊接技术必然面临两大困难即母材金属熔化后再凝固结晶时过饱和Zn的析出以及母材金属和焊缝金属的性能匹配问题，焊缝强度要远远低于母材的强度。激光焊是利用高能量的激光脉冲对材料进行微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向材料的内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池以达到焊接的目的。高功率CO2激光焊的功率密度可达107W/cm2，而传统氩弧焊仅为102-104w/cm2。与传统的TIG焊、 MIG焊相比，激光焊接具有焊接质量高、精度高、速度快的特点。此外，激光焊焊接速度快，功能多，适应性强，可靠性高，易实现焊接过程的自动化与精密控制；因为是非接触焊，不用电极，节省了工时及成本；不需要电子束焊接时的真空气氛，且保护气和压力可选择，被焊工件的形状不受电磁影响，不产生X射线。因此，采用激光焊接的方法焊接喷射成形超高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金时，由于激光焊接能量密度高，热输入量小，焊接变形小，能得到很窄的熔化区和热影响区以及熔深大的焊缝；冷却速度快，焊缝组织微细，从而最大程度降低了焊缝中Zn元素的析出，故焊接接头性能良好。
技术实现思路
本专利技术的目的所要解决的技术问题是针对喷射成形Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金采用传统的电弧焊焊接时，由于母材金属熔化后再凝固结晶时过饱和Zn的析出，使得焊接接头的强度大大降低的问题，提供一种采用激光焊接喷射成形超高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金的焊接新方法，使其能减少焊缝凝固时Zn元素的析出，同时得到组织细小，性能优良的焊接接头。为了实现上述目的，本专利技术解决问题所采取的技术方案是，具体步骤如下(I)将待焊接的Al-Zn-Mg-Cu铝合金试板I I和Al-Zn-Mg-Cu铝合金试板II 2对接安置在焊接操作台3的垫板4上，所述对接缝的方向与垫板4上表面设有的凹槽8的方向相同；(2)将背部保护气气管5接到气道10内，并设定气流量为13 15L/min ；(3)将侧吹气气管6的气流方向调整为与焊接方向相反，气流量为25 28L/min ；(4)调整设定焊接工艺参数激光功率为6 8KW ;(5)打开背部保护气气管5和侧吹气气管6，待侧吹气气管6吹气2至3秒后，打开激光，以3-5m/min的焊接速度从A点向B点开始焊接，到达B点后先关闭激光，3-5秒钟后关闭侧吹气气管6和背部保护气气管5。上述所述的垫板4上表面设有的凹槽8的底部还开有一与凹槽8方向相同的气道 10，所述凹槽8中还设有若干与所述气道10垂直相通的气孔。所述的垫板4的材料为紫铜。所述的背部保护气为纯氩气，其纯度为99. 99%。所述的侧吹气为纯氦气，其纯度为99. 99%。本专利技术与现有技术相比较，具有以下优点和有益效果I、本专利技术的喷射成形超高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金激光焊的方法，采用能量密度集中的激光作为加热热源，焊后焊缝具有极小的宽度和非常窄的热影响区，从而大大降低了焊缝中Zn元素的析出，提高了焊缝的性能。2、激光焊焊接喷射成形超高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金，焊接速度快，可靠性高，易实现焊接过程的自动化，节省了工时及成本；焊接时被焊工件的形状不受电磁影响，不产生X 射线，提高了工业生产的实用性，为该种新型连接技术在喷射成形超高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金大批量工业产品的生产制造中的广泛应用打下基础。附图说明图I为本专利技术的焊接方法示意图；图2为本专利技术中的垫板4的结构图；图3为图2的A-A剖面图;图中I、Al-Zn-Mg-Cu铝合金试板I ;2、Al-Zn-Mg-Cu铝合金试板II ;3、焊接操作台；4、垫板；5、背部保护气气管；6、侧吹气气管；7、激光束；8、凹槽；9、垂直气孔；10、气道。具体实施例方式下面结合附图I至图3对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术的，步骤如下I、将Al-Zn-Mg-Cu铝合金试板I和Al-Zn-Mg-Cu铝合金试板II对接安置在焊接操作台3的垫板4上，焊缝的方向和垫板4上表面凹槽8的方向相同，尽量使焊缝均处在垂直气孔9的正上方；2、将背部保护气气管5接到气道10内，并调整设定气流量为13 15L/min ；3、将侧吹气气管6的气流方向调整为与焊接方向相反，气流量为25 28L/min ；4、调整设定焊接工艺参数激光功率为6 8KW ;5、打开背部保护气气管5和侧吹气气管6，待侧吹气气管6吹气2至3秒后，打开激光，以3-5m/min的焊接速度从A点向B点开始焊接，到达B点后先关闭激光，3-5秒钟后关闭侧吹气气管6和背部保护气气管5。以下本专利技术的应用实例采用本专利技术的激光焊焊接方法，对4mm的7055喷射成形Al-Zn-Mg-Cu铝合金进行激光焊，在激光功率为7-8KW、焊接速度为3 4m/min、侧吹气流量为28L/min、背保护气流量为15L/min时可以得到良好的焊接接头，接头抗拉强度达到母材70%以上。除上述实施例外，本专利技术专利还可以有其他实施方式，如采用不同的激光类型、激光功率与焊接速度等，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本专利技术专利要求的保护范围。权利要求1.，其特征在于，具体步骤如下(1)将待焊接的Al-Zn-Mg-Cu铝合金试板I(I)和Al-Zn-Mg-Cu铝合金试板II (2)对接安置在焊接操作台(3)的垫板(4)上，所述对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵勇，严铿，邹家生，叶友利，许祥平，许俊华，喻利花，张豪，张捷，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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