CO2气体保护半自动焊机在铝其合金焊接中的应用

摘 要铝及其合金在电力设施中,大量用于导电材料,过去采用氧乙炔焊,近年来采用TIG和MIG方法较多,受企业委托,本中心采用CO2气保护脉冲焊机,取得较好效果.

关 键 词CO2；气体保护；焊机；焊接铝

中图分类号TG4文献标识码A文章编号1674-6708（2014）111-0167-02

0引言

在输变电设施中,大量采用铝及其合金,随着输电电压等级的提高,其联接点的可靠性更显重要,在工程施工过程中,采用优良的焊接方法,势在必行.受企业的委托,中心运用企业现有的设备CO2气保护脉冲焊机,开展了铝及其合金的焊接工艺实验工作,取得了较好的结果.并为焊工的培训和工程应用作好了准备.

1铝及铝合金焊接的特点

1）及其氧化,铝与氧亲和力大,在任何温度条件下都会氧化,在母材表面生成氧化铝薄膜,熔点高,组织致密,保护着母材表面；

2）需强热源焊接,铝及铝合金热导,电导性高,热容量大,其导热系数为钢质材料的4倍,焊接时比钢的热损失大,要求用能量集中的热源焊接；

3）易产生气孔,液态铝可溶解大量氢气,固态时几乎不溶解,氢在焊接熔池快速冷却,来不及溢出熔池表面,就会在焊缝表面形成气孔；

4）易形成热裂纹,铝高温强度低,塑性差膨胀系数和结晶收缩率却比钢大一倍,焊接时焊件中会产生较大热应力和变形,在脆性温度区间内产生热裂纹,焊后内应力大,将影响结构长期使用的稳定性；

5）固,液态无色泽变化铝及铝合金从固态转变为液态时,无明显颜色变化,加上高温下强度和塑性低,使操作者难于掌握加热温度,有时会引起熔池金属的坍塌与烧穿.

尽管铝及铝合金焊接时有上述特点和易产生的问题,但总的来说,铝,非热处理强化的变形铝合金的焊接性良好,只是针对这些问题和特点,正确选择焊接方法和材料,采用合适的焊接工艺措施,完全能够获得质量好的焊接接头.

2铝及铝合金焊接方法的选择

铝及铝合金的焊接方法很多,各具特色和适用场合,常用的焊接方法有,气焊,焊条电弧焊,钨极氩弧焊（TIG）熔化极氩弧焊（MLG）CO2（MLG）等离子弧焊,电阻焊等.选择上述焊接方法时必须综合考虑：母材的牌号,焊件厚度,接头形式,生产条件,使用要求等因素.为了保证工程质量,又从企业现有设备情况,我们选用了用CO2气体保护半自动焊机经改进后用于焊接试验工作.

根据铝焊丝比较软的特点,我们选用聚四氟乙烯管,更换了送丝轮.

3材料选用

3.1焊接用氩气

焊接铝及铝合金用的惰性气体主要是氩气和氦气,由于氦比氩贵,故用氩气最为广泛,氩气具有良好清理作用,引弧容易和适合于铝的焊接,氩气纯度≥99.9%.

3.2焊接用焊丝

1）铝焊丝中铁与硅之比应大于1,以防止形成热裂纹,对具有一定腐蚀要求的纯铝接头,应选用纯度比母材高一级的纯铝焊丝；

2）铝SAlMg-5焊丝液态金属流动性好,特别凝固时收缩率小,具有较好抗热裂纹性能,还能保证力学性能；

3）在选用比母材W高1%-2%的合金做焊丝时,焊接铝镁合金是,所得焊缝金属具有较高的强度和韧性,焊丝中加入少量的钛,钒等合金元素作为变质剂,细化焊缝组织.

4焊前准备

1）铝材坡口加工应采用机械方法（含剪切）,焊前必须严格清楚焊接区和焊丝表面的氧化膜和油污生产上常用化学清洗和机械清理；

2）铝及铝合金在高温时强度低,液态流动性能好对接焊时为了保证焊透而又不致塌陷,在压力容器生产中,焊接时常采用垫板来托住熔池及附近金属.垫板可采用石墨板、不锈钢板、碳素钢板、铜板或铜棒等；

3）焊丝、应采用化学方法去除氧化膜,可用5%~10%的NAOH溶液,在为温度为70下侵泡30s~40s,然后清洗.清理好的焊丝不得有水迹,碱剂,应在1s~2s内施焊；

4）焊前预热

预热可使焊件减小变形、减少气孔等缺陷.预热温度不宜太高,一般在100℃~300℃,预热温度不宜过高,否则会降低其应力腐蚀性能,预热方法可用氧乙炔加热.

本次工艺试验选用①1050A的板材,厚度8MM,选用SAL-3焊丝直径ф1.2MM实验.②管材选用ф159*8的,选SAlMg-5焊丝,直径ф1.2MM.

5焊接过程

5.1焊接参数

焊接参数,

序号焊接层道焊丝直径（mm）焊接电流（A）电弧电压（V）焊接速度(mm/min)氩气流量(l/min)

1打底1.2100~12018~2010~1515~20

2填充1.2130~15019~2115~2015~20

3盖面1.2130~14020~2215~2015~20

5.2焊接操作要点

1）打底时调好打底焊的工艺参数后,在坡口中心的垫板上引弧,沿坡口两边根部做横向摆动,带两边坡口与垫板熔化形成熔孔后,做小幅度锯齿形摆动.焊接过程中要控制好熔孔,熔孔直径比间隙大0.5mm~1mm较为合适,焊接速度不宜过慢；

2）填充焊时要求焊摆动的幅度稍大些,在坡口两侧适当停留,保证熔合良好,不能熔化管子外表面的棱边；

3）盖面时焊摆动的幅度比填充焊时还要大,做反月牙运条,保证熔池边缘超出坡口上棱0.5~2.5内.焊接速度要均匀,并注意焊道两侧边缘熔合良好,防止咬边,保证焊缝外行美观.

6检验结果及结论

焊接结束后,我们对试件进行了X射线检验,弯曲实验、导电性检验.检验结果达到了相关标准要求.