锌-铝系列超塑合金及其与其他金属的焊接方法技术

一种Ｚｎ－Ａｌ系列超塑合金及其与其他金属的焊接方法，其主要技术特征是，采用钨极惰性气体保护电弧焊的焊接方法，工艺参数采用快速度、大电流。该工艺克服了不能用钨极惰性气体保护焊焊接低熔点、易挥发合金的技术偏见，解决了人们长期渴望解决的Ｚｎ－Ａｌ系列超塑合金的焊接技术，焊接质量高，成本低，可广泛用于Ｚｎ－Ａｌ系列超塑合金制品的焊接中。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种超塑合金及其与其他金属的焊接方法，特别涉及一种Zn-AL系列超塑合金及其与其他金属的焊接方法。在SU462684专利文件中，公开了一种加入金属Zn的焊料，目的是提高低温焊的焊接质量。在US3843416专利文件中，公开了一种加工Zn-AL超塑合金薄板的方法。这两篇对比文件公开的内容均与本专利技术的技术主题Zn-AL系列超塑合金的焊接工艺不相关。由于Zn-AL系列超塑合金的熔点较低，一般是373～450℃，作为Zn基合金的主导成分Zn的挥发点在485℃，沸点在911℃。因此按传统的金属焊接性观点，难以对其进行钨极惰性气体保护电弧焊及其它高温焊接方法的施焊。因为电弧区温度高达6000℃～8000℃，会产生大范围焊接区及周围的塌陷Zn在高温下大量挥发产生的蒸气压将破坏惰性气体的保护，所以难以达到超塑制品的焊接要求。目前，有关资料报导，对Zn合金材料的焊接可采用低温钎焊或气焊。钎焊同种Zn-AL合金或Zn-AL合金与其他金属的焊接，虽能保证焊接质量，但设备和工艺极为复杂，质量难以控制，生产率低。同时没有专用的Zn-AL系列超塑合金钎焊工艺材料，钎料和钎剂只能采用现有的Zn-AL合金或Zn合金钎焊用工艺材料。气焊同种Zn-AL合金及Zn-AL合金与其他金属的焊接，焊接性较差，工艺难以控制，因此焊接质量差，合格率极低，不能应用于要求成型良好的超塑制品的生产中。综上所述，由于焊接Zn-AL系列超塑合金及其与其它材料有一定困难，所以现行对Zn-AL系列超塑合金制品的连接大多数是采用粘接、铆接、旋压等微观上非一体的连接方法。但是连接工艺复杂，连接强度低，产品寿命短，成本高，能源消耗大。本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种用钨极惰性气体保护电弧焊焊接Zn-AL系列超塑合金及其与其他金属的焊接方法。本专利技术的目的可以通过以下措施来实现Zn-AL系列超塑合金及其与其他金属的焊接采用钨极惰性气体保护电弧焊方法，其焊接的工艺步骤是(1)、清理工件的待焊部位;(2)、将待焊工件紧密配合装配在一起;(3)、将装配好的待焊工件装卡在夹具上(手工焊无需此步骤);(4)、选择好适当的工艺规范，将电极端部对准焊缝中心，启动焊接开关，起弧后电弧达到正常状态，夹具转动或移动，开始快速施焊，其焊接的工艺参数是①喷嘴轴线与完成焊缝成90°～70°夹角;②喷嘴轴线与端部平面成90°～120°夹角;③焊接电流30A～100A;④电弧高度1.5mm～3mm;⑤电极直径Φ1.5mm～3mm;⑥喷嘴孔径Φ8mm～14mm;⑦Ar气流量5～91/min;⑧焊接速度150mm～500mm/min。(5)、起焊和收弧施焊到与始焊点相搭，关断焊接开关，停止转胎转动，即完成一个焊缝的焊接。上述所说的其他金属是，铝、铝合金、锌、锌合金、锡、锡合金、铜合金等低熔点金属。本专利技术与现有技术相比有如下优点本专利技术Zn-AL系列超塑合金及其与其他金属的焊接工艺克服了不能用钨极惰性气体保护焊焊接低熔点、易挥发合金的技术偏见，解决了人们长期渴望解决的Zn-AL系列超塑合金同种或异种材质(工业纯铝或铝合金)的焊接技术。焊接工艺简单，生产率高，成本低;焊缝表面质量好，连接强度高，可以大大提高产品的使用寿命。 附图说明如下图1是Zn-AL超塑合金槽筒焊接部位示意图，图中1是筒壁、2是端盖; 图2是Zn-AL超塑合金天线抛物面体焊接部位示意图，图中3是天线抛物面体、4是支撑座。下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详述实施例1Zn-AL超塑合金槽筒的焊接，如图1筒壁材料ZnAL5，吹塑成型，筒外径Φ=85mm，壁厚h=1.5mm。端盖材料ZnAL22，压铸成型，与筒壁配合部分厚度L=5mm。焊接方法采用钨极氩弧焊，其焊接工艺步骤如下(1)、清理待焊工件将筒壁和端盖配合面及待焊部位车削加工去除厚膜，再用酒精或丙酮清洗，去掉油污。(2)、将筒体与端盖紧密配合装配在一起，使筒壁端面与端盖端面持平。(3)、将装配好的槽筒装卡在同心度良好的自动转胎上。(4)、选择直径为Φ2mm的电极、孔径为Φ8mm的喷嘴、焊接电流为95A、Ar气流量为91/min。(5)、启动焊接开关，使电弧高度达到2mm。(6)、将电极端部对准焊缝中心，使喷嘴轴线与完成焊缝成90°夹角，与端部平面成100°夹角。(7)、使转胎转动，开始以500mm/min的速度施焊到与始焊点相搭10mm止。(8)、关断焊接开关，停止转胎转动，即完成一端端盖与筒壁的焊接。(9)、再将装配好的槽筒重新装卡，使另一端面处于焊接位置，重新启动焊接开关，以上述相同的工艺条件焊接另一端的焊缝，即完成整个槽筒的焊接。经上述工艺焊接的槽筒焊缝为极均匀细小的波纹状，焊缝宽为2mm，熔深为1.7mm，机加工后熔深为1mm，其强度与寿命远大于粘、铆接的槽筒，且表面光亮、美观。实施例2Zn-AL超塑合金槽筒的焊接筒壁材料ZnAL5，吹塑成型，筒外径Φ=85mm，壁厚h=1.5mm。端盖材料ZL102，压铸成型，与筒壁配合部分厚度L=5mm。焊接方法采用钨极氩弧焊，其焊接工艺步骤如下(1)、清理待焊工件将筒壁和端盖配合面及待焊部位车削加工去除厚膜，再用酒精或丙酮清洗，去掉油污。(2)、将筒体与端盖紧密配合装配在一起，使筒壁端面微高于端盖端面。(3)、将装配好的槽筒装卡在同心度良好的自动转胎上。(4)、选择直径为Φ1.5mm的电极、孔径为12mm的喷嘴、焊接电流为30A、Ar气流量为51/min。(5)、启动焊接开关，使电弧高度达到2mm。(6)、将电极端部对准焊缝中心，使喷嘴轴线与完成焊缝成80°夹角，与端部平面成110°夹角。(7)、使转胎转动，开始以300mm/min的速度施焊到与始焊点相搭10mm止。(8)、关断焊接开关，停止转胎转动，即完成一端端盖与筒壁的焊接。(9)、再将装配好的槽筒重新装卡，使另一端面处于焊接位置，再启动焊接开关，以上述相同的工艺条件焊接另一端的焊缝，即完成整个槽筒的焊接。经上述工艺焊接的槽筒焊缝为极均匀细小的波纹状，焊缝宽为3mm，熔深为2mm，机加工后熔深为1.2mm，其强度与寿命亦远大于粘、铆接的槽筒，且表面光亮、美观。实施例3Zn-AL超塑合金天线抛物面体的焊接，如图2所示抛物面体材料ZnAl5、ZnAl22。支撑座材料ZL103。其焊接工艺步骤是(1)、清理待焊工件，将抛物面体中部和支撑座的配合面搭接的待焊部位机加工去除膜，再用酒精或丙酮清洗，去掉油污。(2)、将抛物面体与支撑座紧密搭合在一起。(3)、将装配好的抛物面体天线装卡在同心度良好的自动转胎上(采用手工焊无需此步骤)。(4)、选择直径为Φ3mm的电极、喷嘴孔径为Φ14mm、焊接电流为70A、Ar气流量为81/min。(5)、启动焊接开关，使电弧高度为3mm。(6)、将电极端部对准待焊处，使喷嘴轴线与完成焊缝成70°夹角，与物面体成70°夹角(即与搭接面成120°角)。(7)、使转胎转动，开始以400mm/min的焊速施焊，到与始焊点相搭10mm止。(8)、关断焊接开关，停止转胎转动，即完成焊接。经上述工艺焊接的抛物面体天线焊缝为极均匀细小的波纹状，无需加工，其强度和外观质量都高于铆接接头。权利要求1.一种，其特征在于采用钨极惰性气体保护电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｚｎ－Ａｌ系列超塑合金及其与其他金属的焊接方法，其特征在于：采用钨极惰性气体保护电弧焊方法，其焊接的工艺步骤是：（１）、清理工件的待焊部位；（２）、将待焊工件紧密配合装配在一起；（３）、将装配好的待焊工件装卡在夹具上（手工焊 无需此步骤）；（４）、选择好适当的工艺规范，将电极端部对准焊缝中心，启动焊接开关，起弧后电弧达到正常状态，夹具转动或移动，开始快速施焊，其焊接的工艺参数是：①喷嘴轴线与完成焊缝成９０°～７０°夹角；②喷嘴轴线与端部平面成９０°～ １２０°夹角；③焊接电流：３０Ａ～１００Ａ；④电弧高度：１. ５ｍｍ～３ｍｍ；⑤电极直径：Φ１. ５ｍｍ～３ｍｍ；⑥喷嘴孔径：Φ８ｍｍ～１４ｍｍ；⑦Ａｒ气流量：５～９ｌ／ｍｉｎ；⑧焊接速度：１５０ｍｍ～５００ｍｍ／ｍｉｎ 。（５）、起焊和收弧：施焊到与始焊点相搭，关断焊接开关，停止夹具转动或移动，即完成一个焊缝的焊接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：亢世江，李华年，
申请(专利权)人：河北工学院，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]