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铝合金焊接——双面氩弧对称焊工艺
铝合金耐腐蚀性好、低温强度高、密度低,而且制造同等大小的容器比用其他材料更节约,在各行各业发挥着愈来愈重要的作用。但铝合金焊接操作难度大,容易出现焊接缺陷如气孔、热裂纹、夹渣等。本文介绍的双面氩弧对称焊工艺,在降低焊接缺陷,保证焊接质量方面有着明显效果。
1 双面氩弧对称焊的特点
双面氩弧对称焊比单面焊反面清根方法效率要高,而且更容易消除焊接缺陷,保证焊接质量。铝合金熔点低,易熔化,但其比热和熔化潜热大,导热率大,局部加热较困难。焊接时,必须采用能量集中,功率大的焊接设备,以使其有较大的热源。采用双面氩弧焊完全可以满足这样的要求。
由于铝合金的液体熔池很容易吸收气体,高温下溶人大量气体,在焊后冷却凝固过程中来不及析出,而聚集在焊缝中形成气孔。双面氩弧对称焊在正反面均有氩气对熔池进行有效保护,减少空气对熔池的侵入;而正反两面的电弧对熔池的搅拌作用加大,也更有利于入侵气体的析出,并且一般状况下可以免除预热工序;铝合金在高温下的强度和塑性低,易产生塌陷,而双面焊时正反面电弧的推力完全可以阻挡液铝熔池的塌陷趋势,并使焊缝正反面成型良好;双面对称焊对工艺和清理要求严格,焊接时焊工必须经过培训合格后方可施焊,而且施焊过程中讲求对焊双方的紧密配合,对焊工的操作有较高要求。
2 双面氩弧对称焊坡口型式
坡口准备、组对方式(见图1~3)和焊接工艺参数的选择对防止气孔产生至关重要。焊接纵缝常开成对称的x形坡口,坡口角度一般在65°左右;环缝常开成不对称x形坡口,且上板角度在40°左右,下板为小角度20~30°左右,这样下板的小角度有一定依托作用,既能延缓熔池下坠趋势,又能保证焊缝熔合良好。板厚与钝边、组对间隙的具体参数可参照表1 进行选择。焊件组对时根部留有足够的间隙,可使氧化膜有效地暴露在电弧作用范围内。改变焊接参数可影响气体逸出和溶人熔池条件。焊接速度过慢,熔池保留时间长,增加氢的溶人量;焊接速度过快,易产生未焊透和未熔合缺陷。实践证明,采用较快的焊接速度,并配以较大的焊接电流,可有效防止气孔的产生。增大焊接电流不仅能保证根部熔合,而且能增加电弧对熔池的搅拌作用,有利于根部氧化膜中气泡的浮出,从而减少气孔的产生。
3 操作要点
1)正式施焊前,在过渡板上进行堆焊试验,调整好工艺参数,并确认无气孔后再正式施焊;
2 )引弧时必须在引弧板上进行,待电弧稳定后,迅速移至工件起弧点,停留至形成明亮清晰的熔池,再添加焊丝。施焊中途停止或焊接结束时,在熄弧板上以衰减法熄弧;3 )焊丝送进时与焊缝表面的夹角为15°左右,焊枪与工件表面的夹角宜在80°~90°之间。焊接中一定要使焊丝端部始终处于氩气保护中。钨极端部与工件距离约等于钨极直径。如发生钨极触及焊丝或熔池,应停止焊接,清理干净后重新施焊。
4 其它相关要求
1)氩气纯度应不小于 99.99%。输氩管改用聚乙烯塑料管代替橡胶管。气瓶用至内压20 M Pa左右时,含水量会有所增加,应停止使用;2 )环境相对湿度控制在80% 以下。在有风的天气,要做好防风措施,加强氩气的保护效果。