● 摘要
焊接气孔是铝合金焊接的痼疾，在当前2219铝合金贮箱焊接制造中，纵缝和环缝分别采用了搅拌摩擦焊和变极性等离子焊工艺，能够有效克服焊接气孔问题；而箱体与法兰的焊接目前依然采用手工氩弧焊工艺，存在着焊接气孔率非常高的严重问题，因此如何控制焊接气孔就成为2219铝合金火箭贮箱法兰焊接的关键难题。活性焊接法（Activating flux TIG—A-TIG）能够有效地提高焊接熔深，减小焊接变形，具有非常广泛的应用前景。对此本文开展了能够有效控制2219铝合金手工氩弧焊焊接气孔缺陷的A-TIG技术研究，研制适用于2219铝合金的活性剂，探讨活性剂成分、焊接参数、铝合金表面清理情况以及环境湿度等对2219铝合金A-TIG焊接过程及焊接缺陷的影响，最终获得适合于2219铝合金的A-TIG工艺，并在贮箱焊接现场进行实践应用。 首先通过分析表面堆焊焊缝的成型情况、表面和内部质量以及接头强度，来优化适用于2219铝合金的单组份活性剂，并探讨了不同焊接电流、不同送丝速度等对焊缝的表面质量、成型情况以及强度等的影响。结果表明，氧化物、氯化物等不能作为铝合金焊接用活性剂，氟化物作为2219铝合金焊接活性剂能够有效地去除表面氧化膜，获得成型良好、表面和内部质量优异、具有较好力学性能的2219铝合金接头。 通过检测对接接头的气孔缺陷情况来进一步优化2219铝合金的A-TIG焊活性剂组分，采用交、直流两种焊接方式，在不同的表面清洁度和空气湿度条件下进行活性焊试验。焊缝X光检测结果发现，AlF3+LiF①和LiF+AlF3②两种活性剂对于消除气孔缺陷有比较明显的改善。相比于交流活性焊，直流活性焊的改善效果更明显。工件表面清洁度对TIG焊接气孔影响严重，而对于A-TIG焊接气孔缺陷影响不大；空气湿度对TIG焊和A-TIG焊无明显影响。 通过对接头微观组织观察发现，普通TIG焊接接头微观组织中依然存在大量的微气孔；而加入了活性剂后，微气孔数量有效减少；采用了直流活性焊后，接头微观组织中没有发现微气孔存在，且焊缝晶粒尺寸得到一定程度细化，方向性得到加强。该工艺经航天院所验证，满足实际应用要求，已应用于贮箱法兰结构焊接生产。