01-旁路耦合微束等离子薄板焊接工艺研究.pdf

旁路耦合微束等离子铝合金薄板焊接工艺研究 黄健康 何旌 李挺 杨茂鸿 石玗 樊丁 兰州理工大学 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室 兰州 中国 730050 摘要：本文采用ER4047 铝丝在5A06 铝板表面进行平板堆焊实验，对旁路耦合微束等离子薄板焊接工艺进行研究，研究了 焊接电流，电流旁路，送丝速度对焊缝的影响规律，并与传统微束等离子焊接工艺进行比较，研究发现：随着旁路电流的 增加，焊丝的熔化速度不断增加，且在相同焊接参数下，相比传统微束等离子焊接方法，旁路耦合微束等离子焊丝的熔化 速度更快；结果表明，采用旁路微束等离子焊接方法可以精确分配母材与焊丝的热输入，得到形貌良好的焊缝。且旁路电 流能够有效地增加焊丝的熔化速度，减少母材的热输入，相比传统微束等离子薄板焊接工艺，能够大大提高生产效率，提 高焊缝质量。 关键词：热输入控制 旁路耦合微束等离子 铝合金薄板焊接 0 前言 Iz 薄板焊接最重要的是控制母材的热输入，热 焊机 电源 输入稍大就会导致薄板出现焊穿现象，所以如何 精确的控制热输入是焊接薄板的关键。相比气 Im 焊、钎焊、非熔化极电弧焊等焊接方法，等离子 焊接具有能量集中，电弧稳定等特点，且能够进 I 行小电流焊接，极大的减小母材热输入[1-2] 。微 p 束等离子焊接是焊接电流小于 63A 的小电流等离 子焊接，能够减少母材的热输入，且减少母材的 图1 旁路耦合微束等离子焊接示意图 热影响区，提高焊缝质量，广泛应用于薄板焊接 1.2 焊接材料 [3-4] 。但是一般在薄板焊接过程中，需要进行填 实验采用的材料为 0.8mm 的 ER4047 铝丝以 丝来获得良好的焊缝，这就必须增加焊接电流来 及 2mm 的5A06 铝板，成分如表 1 所示。其中铝 保证焊丝的熔化，同时导致了对母材的热输入增 板大小为200 mm x 100 mm 。焊前用砂纸对铝板进 加，提高了薄板出现焊穿的可能性。铝合金具有 行打磨，去除其表面的氧化物薄膜，然后用丙酮 质轻、优质的特点，广泛应用于汽车、航空行业 去除铝板表面油污，并用棉花擦拭干净。 [5] ，但其熔点较低，大电流下很容易焊穿，且会 表一 焊丝及母材的化学成分 严重影响母材热影响区的质量，所以焊接铝合金 薄板时，对热输入的控制更加严格。 合金 质量分数 （wt ，%) 为了精确的控制熔化焊丝热量与熔化母材的 5A06 Si Fe Cu Mn Mg Ti Zn Al 热量，本文采用旁路耦合微束等离子焊接方法， 0.40 0.40 0.10 0.60 6.80 0.06 0.20 余 用 4043 铝丝在焊接参数下在铝板表面进行堆焊实 量 验，研究了焊接参数对焊缝形貌的影响规律。 ER4047 Si Mn Fe Cu Zn Cu Mn Al