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电站铝母线6063半自动熔化极氩弧MIG焊接工艺分析

任立维

(河北堃科电力工程有限公司 河北 邯郸 056003)

【摘要】通过对铝母线6063的焊接性分析,气孔是焊接铝及其合金时亟待解决的问题。根据培训需要,选用规格为?250mm×10mm的铝母线管6063进行水平固定位置的MIG焊焊接工艺研究,通过控制焊接工作程序,寻找合适的焊接工艺参数和控制焊接操作手法,获得了合格的焊接接头。

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关键词 铝母线;MIG焊;焊接工艺

1.前言?

随着电力体制改革的推进,焊培中心需要有合格的铝母线焊接工艺。一方面作为自身的技术储备,另一方面可以指导铝母线的焊接。探讨了电站中常用的铝母线6063的半自动熔化极氩弧(MIG)焊接工艺。

2.铝母线6063性能?

6063铝镁合金是一种通过同溶强化得到的防锈铝合金.具有密度低、热导率高、电导率高、耐蚀能力强等特性,且对光、热的反射能力较强,在接近熔化状态的同态基体与熔池缺少颜色变化.在空气中和焊接时容易被氧化.形成高熔点(2050℃)致密的A1203。

3.铝母线6063焊接性分析?

3.1熔焊时易产生气孔。

焊接铝及其合金时,易产生氢气孔。高温时熔化铝吸收大量的氢原子(氢在液态铝中的溶解度为0.7ml/100g),660℃凝同时氢的溶解度发生突变。降至0.04ml/100g,相差近20倍,铝的热导率大,熔池冷却速度快,气泡来不及逸出.因而在焊缝中形成气孔。?

3.2容易形成热裂纹。

铝及其合金的线膨胀系数比钢大l倍.冷凝收缩率比钢大2倍.焊接时会产生较大的焊接应力。此外,当成分中的杂质含量超过规定范嗣时.在熔池中形成较多的低熔点共晶物,增大了热裂倾向。?

3.3焊接接头的导电性、耐蚀性下降。

导致焊接接头导电性、耐蚀性下降的原因是:(1)焊缝金属为铸造组织,纯度、致密度差;(2)填充金属中杂质较多,焊接接头晶粒粗大,易产生脆性相;(3)焊接接头存在焊接应力。

4.半自动熔化极氩弧焊的特点?

氩弧焊具有热能集中、电弧稳定、对熔池保护效果好、生产率高、焊缝成形美观等优点而广泛用于铝及其合金的焊接。氩离子对氧化膜具有阴极破碎作用,能有效去除熔池表面的氧化膜。同时,氩气流对焊接区域的冲刷使得焊接接头快速冷却,从而改善了接头的组织和性能,减小了焊接变形。

5.铝母线6063的焊接工艺?

选用规格?250mmxl0mm的铝母线管6063进行水平同定位置的焊接丁艺试验。铝母材6063的化学成分和力学(电气)性能如表1、表2所示。?

5.1焊接设备和焊材的选用。

选用肯比焊机,型号为Pro-400,直流MIG气冷式焊机;选用4043焊丝,直径?1.2mm;选用?(Ar)=99.99%的氩气。氩气的纯度对于焊接质量至关重要,纯度不够,焊接时极易产生气孔。4043焊丝化学成分如表3所示。?

5.2焊前准备。

铝母线对接焊缝一般采用V型坡口,如图l所示。?

(1)为保证焊透且不致烧穿或塌陷,打底焊时须加垫板。焊接时还须加引弧板和收弧板。?

(2)焊前清理关系到焊缝的焊接质量,清理不彻底。焊缝容易产生气孔,所以焊前对母材坡口及焊丝表面的氧化膜和油污等杂质清理干净,防止焊缝内产生气孔、夹渣。除油污可用丙酮擦洗,除氧化膜用铜丝刷,直至漏出金属光泽。?

(3)由于铝的导热率比钢约大l倍,为防止焊缝区热量流失,焊前应预热,预热可保证焊接熔合良好,防止产生未熔合、未焊透等缺陷,但预热使工艺过程复杂化,而且能量消耗大、效率低。通过几个焊口的试验。发现适当增大焊接热输入,即使不预热,也不会出现焊接缺陷。?

5.3焊接工艺参数的选择。?

5.3.1根据母材的厚度,确定焊接电流和焊接层数。经过工艺试验,确定铝母线6063半自动熔化极氩弧焊的工艺参数如表4所示。

5.3.2焊接时正确的操作方法对焊缝成形和质量也是很重要的因素,焊接操作过程中应注意保持焊枪、焊丝和焊件之间的空间位置,焊枪与工件表面的距离8~10mm,焊丝与焊件之间的夹角通常为10°~20°,焊枪与焊件之间应尽量保持垂直,钨极伸出喷嘴通常为5mm。焊接过程中尽量保持电弧长度和焊枪角度,电弧过低或焊枪倾角过大都会产生大量的飞溅,它将穿透气体保护罩,从而使空气进入焊缝熔池,产生焊接缺陷;焊接过程中应采用锯齿形小幅度摆动焊枪.摆动幅度大将造成保护气体的紊流。同样将空气带入熔池,产生焊接缺陷,如气孔等。?

5.3.34在焊接试验过程中,出现了以下两个比较典型的问题:?

(1)3密集气孔,出现比较多的是打底层。经反复试验发现.提高焊接电流、降低电弧电压、适当减慢焊接速度则气孔明显减少。

(2)层间未熔,出现在焊口的仰焊部位。其产生原因是熔敷速度过快,采取适当减小焊接热输入的措施,达到了预期的效果。?

5.3.4由此可见,控制适当的焊接热输入对保证焊缝的质量至关重要。?

5.4焊后清理。

焊后立即采用铜丝刷将焊缝表面→及其附近区域的焊涪及其他杂物清理干净。

6.质量检验?

6.1焊接完成后,对焊接接头进行了检验和试验,包括外观质量、射线透照质量、力学性能试验和电阻测定。?

(1)外观检查。焊缝表面成形良好,接头边缘平滑过渡,未见缺陷。?

(2)射线探伤检验。按DL/T754-2001<铝母线焊接技术规程)进行等级评定,全部为Ⅱ级以上,符合合格标准。?

(3)拉伸试验。拉伸试样的强度远大于标准要求的最低抗拉强度(最低允许抗拉强度为108MPa)。?

(4)电阻测定。经测定,试样的电阻率均小于0.0355Ω·mm?2/m.符合标准要求。?

6.2由此可见,采取上述工艺,各项检验结果均满足技术条件和质量要求。

7.结论?

焊接时,注意试件清洁氩气纯度,焊枪角度和合理的焊接工艺,就能得到台格的焊接接头.为发电设备的安装、检修以及送、配电设备的铝母线焊接提供了合格的焊接工艺。

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[文章编号]1006-7619(2015)06-28-614

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