21-6061铝合金摆动电弧窄间隙焊接工艺研究.pdf

6061 铝合金摆动电弧窄间隙焊接工艺研究 吴来军 1 孙清洁 1，2 刘一搏 1，2 王亚峰 1 冯吉才 1，2 王世杰 3 （1．哈尔滨工业大学（威海） 山东省特种焊接技术重点实验室 威海 264209； 2．哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室 哈尔滨 150001； 3．中国核工业二三建设有限公司 北京 101300） 摘要：侧壁未熔合是厚板铝合金焊接过程中容易出现的焊接缺陷。本文采用摆动电弧窄间隙 GMAW 对 6061-T6 铝合金 进行焊接，分析了摆动角度、侧壁停留时间、摆动速度对电弧形态、焊缝截面以及熔池流动行为的影响，并实现了厚度 为 40mm 的 6061-T6 铝合金摆动电弧的单道多层焊接，获得了侧壁熔合良好的焊接接头。结果表明，通过控制摆动参数， 采用摆动电弧窄间隙 GMAW 焊接 6061 厚板铝合金是可行的。采用坡口底部宽度 10mm、顶部宽度 13mm 的 U 型坡口 时，最佳的摆动角度为 45°-55°、侧壁停留时间为 0.4-0.6s、摆动速度为 300-400°/s。 关键词：6061 铝合金 窄间隙 摆动电弧 侧壁熔合 TPS5000 焊接电源、VR4000 送丝机、摆动控制系 0 前言 统、摆动电弧窄间隙 GMAW 焊炬组成。摆动 铝合金具有比强度高、耐腐蚀以及可加工 电弧窄间隙 GMAW 焊炬的原理如图 1 所示，转动 性优良等优点，在轨道交通、压力容器、核工 电机带动导电杆转动，导电杆带动弯曲的导电嘴 业以及航天工业中获得广泛的应用[1-2]。窄间隙 及焊丝围绕原点以设定的速度往复摆动，当摆动 焊接技术由美国 Battelle 研究所于 1963 年提出， 到侧壁时，可以实现特定时间的停留。 具有焊缝热输入量低、焊接接头性能优良、节 约成本等特征，是一种实现厚板连接经济、高 转动电机 [3-5] 效的方法 。搅拌摩擦??作为一种固相连接技 导电杆 术，在焊接铝合金方面具有绿色、环保的优点。 但结构适用性差、焊速低于熔化焊的缺点，也 铝合金厚板 弯曲导电嘴 限制了其在铝合金焊接中的应用[6-7]。激光-MIG 复合焊接将激光焊与电弧焊的优点有机结合起 来，具有广阔的应用前景，在铝合金焊接时， 图 1 摆动电弧窄间隙焊炬原理图 具有熔深大、效率高、桥接能力强等优点，但 为了研究摆动工艺参数对侧壁熔合情况的影 设备成本昂贵，后期维护费用高[8-9]。近年来， 响，文中首先采用 25mm 厚度的 6061-T6 铝合金进 随着大型项目的建设和发展，对改善焊接质量、 行工艺试验研究，尺寸 300mm×150mm。选择的 提高焊接效率