一種鋁合金加工工藝制造技術

本發明專利技術公開了一種鋁合金加工工藝，其特征在于鋁合金經過開卷、熱處理、陽極氧化后，采用激光焊和電弧焊復合焊接工藝處理焊縫，然后對鋁合金進一步深加工成型，包括：開卷——沖壓成型——油清洗——超聲波脫脂處理——清水漂洗——陽極氧化——激光焊和電弧焊——機械清理焊縫——精加工——成型。激光_電弧復合焊接的工藝參數包括激光器功率3KW——6KW，離焦量-0.8——0mm，焊接速度為500——800mm/min，激光熱源和電弧熱源之間的距離0.5——3mm，焊絲直徑1.3mm——1.9mm，填絲速度為2——5mm/min，焊接電流100A——160A，保護氣體為高純氬氣，流量為10——13L/min。該發明專利技術能夠有效解決鋁合金焊接的氣孔問題，提高鋁合金的加工質量和應用范圍，提高鋁合金的生產效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鋁合金加工工藝。
技術介紹
鋁合金具有密度小(2.7g/cm3，低碳鋼為7.86g/cm3)、無磁性、熱導率高、比強度高、成形性能好、低溫性能好、耐腐蝕等優點，被廣泛的應用于各種結構之中，但其焊接性較差。幾十年來，鋁合金的焊接主要采用氣焊、弧焊、等離子體焊接等方法，這些焊接方法焊接的焊件質量不很理想；此外，還存在不少難焊或不能焊接的鋁合金。近年來大功率激光器的出現使激光焊接鋁合金焊接工藝得以發展，鋁合金在汽車、船舶、航空航天器的制造中獲得了大量應用。但由于鋁合金對激光反射率高，激光焊接功率利用率低，焊前預處理要求高，而且厚板的激光焊接受激光功率的限制。激光-電弧復合焊接具有“1+1 > 2”的協同效應，可以獲得單獨激光、電弧焊接難以達到的效果，為鋁合金焊接提供了一種新的焊接方法。焊接本身就是個傳質、傳熱、冶金和力學的復雜過程，復合焊接更涉及到兩個或以上熱源的耦合。單純的依靠理論研究，很難解決實際的工業問題，而且成本昂貴。傳統的焊接技術研究以“理論-試驗-生產”模式來發展的，其中試驗成本和耗時是一直是難以很好解決的問題。隨著計算機技術的發展，采用“理論-數值模擬-生產”的模式，可以使這一問題得到更好的解決。配合一定的工業試驗，采用模擬技術，建立分析模型可以減少成本、節省時間，是目前焊接工程領域的一個研究熱點。焊接過程的數值模擬研究由來已久，從D.羅申賽爾(Rosenthal)、前蘇聯科學院H.H.雷卡林院士開始，由最初只考慮固體熱傳導，到分開考慮熔池液體流動，再到綜合考慮熔池流動等復雜現象和固體傳熱。現在大功率高能束焊接中小孔機制的發現，要求綜合考慮固體、氣體、液體三種狀態在瞬間發生的光、電、熱的諸多現象。模型的發展則從最初簡單的點、線、面的解析模型，到了后來的數值積分、有限差分、有限元等數值模型，尤其后者隨著計算機技術的發展，得以大量的研究應用。良好的經濟性是復合焊接得以迅速發展最根本的原因。從而拉動了工業需求的日益更新:新熱源的發現，新的加工方法和新工藝的誕生。當新的焊接方法、新的熱源難以尋求時，他們進行了必然的偶然選擇，將熱源進行了組合，并得到了良好的焊接效果，復合焊接就這樣迅速發展起來。(主要指激光和電弧的復合焊接，廣義的講任何兩種或以上的熱源疊加進行的焊接都叫復合焊接，如:新近出現的攪拌摩擦焊接和激光焊接的復合也是一種復合焊接。實踐已證明，復合焊接工藝具有良好的適應性，不但適用于鋼材的焊接，在鋁合金的焊接中更具有獨特的優點。要搞清復合焊接，首先來看看單獨的電弧焊接和激光焊接。電弧焊接是一種熔焊，是通過利用電極和工件之間引發的電弧，將電能轉換成熱能，熔化、結合被焊接金屬的一種焊接方法。電弧焊接分非熔化極電弧焊接和熔化極電弧焊接。典型的非熔化極電弧焊為TIG焊，此外還有等離子弧焊、碳弧焊、原子氫焊等；典型的熔化極電弧焊接為MIG焊，此外還有焊條電弧焊、埋弧焊和藥芯焊等。TIG焊的電弧電流的傳導是依靠保護氣體電離產生的離子，是純氣體電弧;MIG焊電流的傳導，絕大部分依靠金屬蒸氣所產生的金屬離子，小部分依靠保護氣體離子，是金屬蒸氣電弧。但是它們都以氬氣、氦氣或兩者得混合氣體作為保護氣，它們都是常見的鋁合金焊接方法。TIG焊是一種較為完善的電弧焊接方法，它的能量相對集中(相對氣焊)，熱影響區小。由于電弧燃燒過程中，電極是不熔化的，故易于維持恒定的電弧長度，焊接過程穩定。焊接時，焊縫金屬主要靠惰性氣體保護，所以TIG焊時，可以不用熔劑，從而避免了焊后殘渣對焊接接頭的腐蝕，免除了焊后清渣，而且接頭形式也可以不受限制。惰性氣體在電弧周圍形成保護氣層，使熔融金屬、鎢極端頭和焊絲不易于空氣接觸，因此在焊接過程中被焊金屬和焊絲中的合金元素不易燒損。此外，保護氣體不溶于金屬，故在焊縫中不形成氣孔。焊接時保護氣體對焊接區域的沖刷，使焊接接頭加快冷卻，從而改善了接頭的組織性能，并減少焊接變形。所以TIG焊接接頭質量比氣焊要高得多，強度可達母材的90-100%。但是TIG焊接不用熔劑，所以焊前清理的要求要比其他焊接方法嚴格。傳統的MIG焊主要用于中厚板焊接，焊接電流大，電弧熱量集中、功率大，焊接效率高，生產效率比手工TIG焊至少提高2-3倍，可輕易實現全位置焊接。隨著焊接技術的發展，現在也能進行鋁合金的薄板焊接。由于用焊絲作電極，可采用高密度電流，因而熔深大，填充熔敷速度快，焊接生產率高。一般采用直流反接電源，焊接時有良好的霧化作用(陰極霧化效應)，從而不用熔劑來去除妨礙熔化的氧化鋁薄膜，可以利用焊接金屬做負極時的電弧作用來實現。因此，鋁合金在焊完以后，不會因沒有仔細去除熔劑而在使用過程中有造成金屬腐蝕的危險。焊接過程中不會因冒煙和結渣，妨礙工件對焊接材料的觀察，有助于焊工對困難位置的焊接。MIG焊進行鋁合金焊接，焊縫金屬熔敷效率高，通常大于95%，焊絲沿著焊縫移動時，基本沒有飛濺和氧化現象。焊縫質量優良，焊接變形小。焊前一般不需要余熱，厚板焊接也只需要余熱起弧部位。電弧焊接作為最早最普遍應用在材料連接領域的技術方法，已經發展成為一種成熟的鋁合金焊接技術，是目前工業界中鋁及鋁合金焊接的主流加工方法。但是由于電弧束流能量密度分布特征，MIG焊(較之高能束焊接)速度慢(通常約0.3 - lm/min，而激光焊可達2 — 10m/min)、焊接深寬比小，變形大和生產效率低；但電弧的搭橋能力比較強，故對焊接工件的間隙要求不嚴格，可以達到工件厚度的10%，同時電弧能量的利用率達到輸出功率的60%以上。激光焊接主要是指能形成小孔和等離子體時的激光熱加工。小孔效應即當激光功率密度足夠大，達到加工金屬的氣化閥值(通常為106W/cm2)時，金屬在激光的照射下被迅速加熱，其表面溫度在極短的時間內升高到沸點，使金屬熔化和氣化。當金屬氣化時，所產生的金屬蒸氣以一定的速度離開熔池，金屬蒸氣的逸出對熔化的液態金屬產生一個附加壓力，使熔池金屬表面向下凹陷，在激光光斑下產生一個小凹坑(Crater)。當凹坑底部繼續被加熱氣化時，所產生的金屬蒸氣一方面壓迫坑底的液態金屬使小坑進一步加深；另一方面，向坑外逸出的蒸氣將熔化的金屬擠向熔池四周。這個過程繼續進行下去，便在液態金屬中形成一當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋁合金加工工藝，其特征在于鋁合金經過開卷、熱處理、陽極氧化后，采用激光焊和電弧焊復合焊接工藝處理焊縫，然后對鋁合金進一步深加工成型，包括：開卷——沖壓成型——油清洗——超聲波脫脂處理——清水漂洗——陽極氧化——激光焊和電弧焊——機械清理焊縫——精加工——成型。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：沈秋，
申請(專利權)人：無錫橋陽機械制造有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32