唐燕玲，王志紅

(山東省電力學(xué)校，山東 泰安 271000)

鋁母線MIG焊焊接工藝

唐燕玲，王志紅

(山東省電力學(xué)校，山東 泰安 271000)

通過(guò)對(duì)鋁母線6063的焊接性分析，氣孔是焊接鋁及其合金時(shí)亟待解決的問(wèn)題。根據(jù)培訓(xùn)需要，選用規(guī)格為φ 250 mm×10 mm的鋁母線管6063進(jìn)行水平固定位置的MIG焊焊接工藝研究，通過(guò)控制焊接工作程序，尋找合適的焊接工藝參數(shù)和控制焊接操作手法，獲得了合格的焊接接頭。該接頭按照相關(guān)規(guī)程的要求進(jìn)行了一系列的檢驗(yàn)和試驗(yàn)，結(jié)果均符合要求。該工藝目前已用于焊工培訓(xùn)中，為電站安裝以及送變電設(shè)備的鋁母線焊接提供了技術(shù)支持。

鋁母線；MIG焊；焊接工藝

0 前言

隨著電力體制改革的推進(jìn)，焊培中心需要有合格的鋁母線焊接工藝，一方面作為自身的技術(shù)儲(chǔ)備，另一方面可以指導(dǎo)鋁母線的焊接。探討了電站中常用的鋁母線6063的半自動(dòng)熔化極氬弧(MIG)焊接工藝。

1 鋁母線6063性能

6063鋁鎂合金是一種通過(guò)固溶強(qiáng)化得到的防銹鋁合金，具有密度低、熱導(dǎo)率高、電導(dǎo)率高、耐蝕能力強(qiáng)等特性，且對(duì)光、熱的反射能力較強(qiáng)，在接近熔化狀態(tài)的固態(tài)基體與熔池缺少顏色變化，在空氣中和焊接時(shí)容易被氧化，形成高熔點(diǎn)(2 050℃)致密的Al2O3。

2 鋁母線6063焊接性分析

2.1 熔焊時(shí)易產(chǎn)生氣孔

焊接鋁及其合金時(shí)，易產(chǎn)生氫氣孔。高溫時(shí)熔化鋁吸收大量的氫原子(氫在液態(tài)鋁中的溶解度為0.7 ml/100 g)，660 ℃凝固時(shí)氫的溶解度發(fā)生突變，降至 0.04 ml/100 g，相差近 20 倍，鋁的熱導(dǎo)率大，熔池冷卻速度快，氣泡來(lái)不及逸出，因而在焊縫中形成氣孔。

2.2 容易形成熱裂紋

鋁及其合金的線膨脹系數(shù)比鋼大1倍，冷凝收縮率比鋼大2倍，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。此外，當(dāng)成分中的雜質(zhì)含量超過(guò)規(guī)定范圍時(shí)，在熔池中形成較多的低熔點(diǎn)共晶物，增大了熱裂傾向。

2.3 焊接接頭的導(dǎo)電性、耐蝕性下降

導(dǎo)致焊接接頭導(dǎo)電性、耐蝕性下降的原因是：(1)焊縫金屬為鑄造組織，純度、致密度差；(2)填充金屬中雜質(zhì)較多，焊接接頭晶粒粗大，易產(chǎn)生脆性相；(3)焊接接頭存在焊接應(yīng)力。

3 半自動(dòng)熔化極氬弧焊的特點(diǎn)

氬弧焊具有熱能集中、電弧穩(wěn)定、對(duì)熔池保護(hù)效果好、生產(chǎn)率高、焊縫成形美觀等優(yōu)點(diǎn)而廣泛用于鋁及其合金的焊接。氬離子對(duì)氧化膜具有陰極破碎作用，能有效去除熔池表面的氧化膜。同時(shí)，氬氣流對(duì)焊接區(qū)域的沖刷使得焊接接頭快速冷卻，從而改善了接頭的組織和性能，減小了焊接變形。

4 鋁母線6063的焊接工藝

選用規(guī)格φ 250 mm×10 mm的鋁母線管6063進(jìn)行水平固定位置的焊接工藝試驗(yàn)。鋁母材6063的化學(xué)成分和力學(xué)(電氣)性能如表1、表2所示。

表1 鋁母線6063化學(xué)成分 %

表2 鋁母線6063力學(xué)(電氣)性能

4.1 焊接設(shè)備和焊材的選用

選用肯比焊機(jī)，型號(hào)為Pro－400，直流MIG氣冷式焊機(jī)；選用4043焊絲，直徑φ 1.2 mm；選用φ(Ar)＝99.99%的氬氣。氬氣的純度對(duì)于焊接質(zhì)量至關(guān)重要，純度不夠，焊接時(shí)極易產(chǎn)生氣孔。4043焊絲化學(xué)成分如表3所示。

表3 4043焊絲化學(xué)成分 %

4.2 焊前準(zhǔn)備

鋁母線對(duì)接焊縫一般采用V型坡口，如圖1所示。

圖1 坡口制備

為保證焊透且不致燒穿或塌陷，打底焊時(shí)須加墊板，焊接時(shí)還須加引弧板和收弧板。

焊前清理關(guān)系到焊縫的焊接質(zhì)量，清理不徹底，焊縫容易產(chǎn)生氣孔，所以焊前對(duì)母材坡口及焊絲表面的氧化膜和油污等雜質(zhì)清理干凈，防止焊縫內(nèi)產(chǎn)生氣孔、夾渣。除油污可用丙酮擦洗，除氧化膜用銅絲刷，直至漏出金屬光澤。

由于鋁的導(dǎo)熱率比鋼約大1倍，為防止焊縫區(qū)熱量流失，焊前應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱可保證焊接熔合良好，防止產(chǎn)生未熔合、未焊透等缺陷，但預(yù)熱使工藝過(guò)程復(fù)雜化，而且能量消耗大、效率低。通過(guò)幾個(gè)焊口的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)增大焊接熱輸入，即使不預(yù)熱，也不會(huì)出現(xiàn)焊接缺陷。

4.3 焊接工藝參數(shù)的選擇

根據(jù)母材的厚度，確定焊接電流和焊接層數(shù)。經(jīng)過(guò)工藝試驗(yàn)，確定鋁母線6063半自動(dòng)熔化極氬弧焊的工藝參數(shù)如表4所示。

表4 焊接工藝參數(shù)

焊接時(shí)正確的操作方法對(duì)焊縫成形和質(zhì)量也是很重要的因素，焊接操作過(guò)程中應(yīng)注意保持焊槍、焊絲和焊件之間的空間位置，焊槍與工件表面的距離8～10 mm，焊絲與焊件之間的夾角通常為10°～20°，焊槍與焊件之間應(yīng)盡量保持垂直，鎢極伸出噴嘴通常為5 mm。焊接過(guò)程中盡量保持電弧長(zhǎng)度和焊槍角度，電弧過(guò)低或焊槍傾角過(guò)大都會(huì)產(chǎn)生大量的飛濺，它將穿透氣體保護(hù)罩，從而使空氣進(jìn)入焊縫熔池，產(chǎn)生焊接缺陷；焊接過(guò)程中應(yīng)采用鋸齒形小幅度擺動(dòng)焊槍?zhuān)瑪[動(dòng)幅度大將造成保護(hù)氣體的紊流，同樣將空氣帶入熔池，產(chǎn)生焊接缺陷，如氣孔等。

在焊接試驗(yàn)過(guò)程中，出現(xiàn)了以下兩個(gè)比較典型的問(wèn)題：

(1)密集氣孔，出現(xiàn)比較多的是打底層。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，提高焊接電流、降低電弧電壓、適當(dāng)減慢焊接速度則氣孔明顯減少。

(2)層間未熔，出現(xiàn)在焊口的仰焊部位。其產(chǎn)生原因是熔敷速度過(guò)快，采取適當(dāng)減小焊接熱輸入的措施，達(dá)到了預(yù)期的效果。

由此可見(jiàn)，控制適當(dāng)?shù)暮附訜彷斎雽?duì)保證焊縫的質(zhì)量至關(guān)重要。

4.4 焊后清理

焊后立即采用銅絲刷將焊縫表面及其附近區(qū)域的焊渣及其他雜物清理干凈。

5 質(zhì)量檢驗(yàn)

焊接完成后，對(duì)焊接接頭進(jìn)行了檢驗(yàn)和試驗(yàn)，包括外觀質(zhì)量、射線透照質(zhì)量、力學(xué)性能試驗(yàn)和電阻測(cè)定。

(1)外觀檢查。焊縫表面成形良好，接頭邊緣平滑過(guò)渡，未見(jiàn)缺陷。

(2)射線探傷檢驗(yàn)。按 DL/T754－2001《鋁母線焊接技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行等級(jí)評(píng)定，全部為Ⅱ級(jí)及以上，符合合格標(biāo)準(zhǔn)。

(3)拉伸試驗(yàn)。拉伸試樣的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)要求的最低抗拉強(qiáng)度(最低允許抗拉強(qiáng)度為108 MPa)。

(4)電阻測(cè)定。經(jīng)測(cè)定，試樣的電阻率均小于0.0355 Ω·mm2/m，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

由此可見(jiàn)，采取上述工藝，各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果均滿足技術(shù)條件和質(zhì)量要求。

6 結(jié)論

焊接時(shí)，注意試件清潔、氬氣純度、焊槍角度和合理的焊接工藝，就能得到合格的焊接接頭，為發(fā)電設(shè)備的安裝、檢修以及送、配電設(shè)備的鋁母線焊接提供了合格的焊接工藝。

Research on welding procedure of MIG for Aluminium bus

TANG Yan-ling，WANG Zhi-hong
(Electric Power College of Shandong，Tai'an 271000，China)

By the analysis of weldabality of aluminium bus 6063，know the problems of porosity to be soloved in welding aluminium and its alloys.According to the training needs，we start the MIG welding procedure with aluminium bus 6063 of φ 250 mm×10 mm with level of fixed，by controlling welding procedure，finding the appropriate welding parameters and controlling welding operation technique，so a qualified welded joints is given.In accordance with the requirements of related procedures，series of checking and testing are done，the results is good .The welding procedure is widely used in welder training，and take it to guide the welding of the aluminium bus in power station erection and transports power equipment.

aluminium bus；MIG welding；welding procedure

TG406

B

1001－2303(2011)03－0083－03

2010－11－30

唐燕玲(1973—)，女，江蘇南京人，高級(jí)工程師，碩士，主要從事焊接工藝制訂和焊工培訓(xùn)工作。