輕軌用T 型匯流排焊接方法的選擇

李貴明 胡維鋒

（重慶軌道（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶 404100）

1 背景簡(jiǎn)介

在重慶輕軌接觸線安裝工程中，先將T型匯流排通過絕緣子安裝在PC 梁上，再進(jìn)行整體焊接，把匯流排一段一段連接起來，然后把接觸線安裝在匯流排上（安裝示意圖見圖1）。因匯流排受外力，并起導(dǎo)電作用，這就要求焊接接頭有一定機(jī)械性能和好的導(dǎo)電性及撓度。匯流排的材質(zhì)為6063 鋁合金，且安裝后。

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在高空焊接，焊接位置較復(fù)雜，需要合理的工藝來保證。本文僅就焊接工藝中焊接方法的選擇進(jìn)行探討。

2 T型匯流排焊接性分析

T型匯流排為6063 鋁合金經(jīng)擠壓而成的型材，熱處理狀態(tài)為T4，其化學(xué)成份和機(jī)械性能見表1、表2?，F(xiàn)將它的焊接性分析如下：

第一，鋁和氧的親和力大，鋁合金表面有一層難熔的氧化膜，熔點(diǎn)高、非常穩(wěn)定、能吸潮、不宜去除，妨礙焊接的進(jìn)行，很容易產(chǎn)生氣孔、夾雜、未熔合、未焊透等焊接缺陷。因此，在焊前必須清除氧化膜，在焊接過程中必須采取措施防止鋁合金被氧化。

第二，鋁合金比熱率、熱導(dǎo)率大，焊接時(shí)的熱輸入將向母材迅速流失。因此，宜選用熱量集中的焊接方法，如MIG 焊、TIG 焊。

第三，由于鋁合金的線膨脹系數(shù)大，焊接時(shí)焊件的變形趨勢(shì)大，所以焊接時(shí)需用夾具減小焊接變形。

第四，在鋁合金焊接中易產(chǎn)生氫氣孔，要從減少氫的來源和嚴(yán)格控制工藝參數(shù)來防止氫氣孔。所有焊接材料（包括保護(hù)氣體、焊絲、焊條）要嚴(yán)格限制含水量，焊接前均需除水處理。TIG 焊時(shí)，采用大的焊接電流配合較高的焊接速度以防止產(chǎn)生氣孔。MIG 焊時(shí)，降低焊接速度和提高線能量，有利于減少焊縫中的氣孔。

第五，6063 鋁合金焊接熱裂傾向大，主要靠選擇合適的填充材料和合理的工藝參數(shù)來減少熱裂，一般選用4043 焊絲，在結(jié)構(gòu)拘束度不大的情況下，從焊縫強(qiáng)度、塑性、導(dǎo)電性、顏色考慮，宜選用5356 焊絲，一般減小焊接速度和焊接電流可以減小熱裂傾向。

最后，接頭熱影響區(qū)的軟化問題。6063屬于強(qiáng)化鋁合金，在熔焊條件下熱影響區(qū)軟化是不可避免的現(xiàn)象，熱影響區(qū)的強(qiáng)度和塑性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于母材，如不進(jìn)行焊后熱處理，抗拉強(qiáng)度為母材的70%左右。

3 焊接方法的選擇

焊接方法的選擇，應(yīng)按鋁合金的牌號(hào)、焊件厚度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)條件以及焊接接頭質(zhì)量等因素，合理選擇焊接方法。在鋁合金焊接的各種方法中，以氬弧焊的應(yīng)用最為廣泛，最為成熟。因此，T型匯流排焊接宜選用氬弧焊方法。氬弧焊有熔化極氬弧焊（簡(jiǎn)稱MIG 焊）和非熔化極氬弧焊（簡(jiǎn)稱 TIG 焊）兩種方法。

第一，根據(jù)有關(guān)資料，板厚在3mm 以下多用TIG 焊，板厚在3mm 以上多用MIG 焊。這主要是由于MIG 焊用焊絲作電極，可采用高密度電流，因而母材熔深大、熔敷速度快、效率高。T型匯流排母材厚度為11.5mm，宜采用MIG 焊。

第二，因本結(jié)構(gòu)要安裝接觸線，要求焊后角變形小。MIG 焊比TIG 焊焊件變形小，所以宜采用MIG 焊。

第三，由于工件長(zhǎng)、大、重，且在工地焊接，要清理工件氧化膜比較難。MIG 焊焊時(shí)可采用直流反接，陰極霧化作用比TIG 焊顯著，易清除工件表面氧化膜。

第四，本結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)受力較大，MIG 焊比TIG 焊接頭熱影響區(qū)范圍小，可以減小接頭軟化區(qū)域，更好的滿足接頭機(jī)械性能的要求。

第五，MIG 焊焊鋁及鋁合金時(shí)，亞射流電弧的固有調(diào)節(jié)作用顯著，這種作用保證焊接過程中弧長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，焊接電流始終不變，因此焊縫外形和熔深非常均勻。

第六，TIG 焊時(shí)，鎢極承載電流的能力差，過大的電流會(huì)引起鎢極的熔化和蒸發(fā)，其微粒進(jìn)入熔池而引起焊接接頭夾鎢，從而降低接頭質(zhì)量，而MIG 焊不存在這個(gè)問題。

第七，TIG 焊時(shí)，為了獲得滿意的焊接接頭,焊前必須對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度為150℃～200℃,這在現(xiàn)場(chǎng)很難做到，而MIG焊不需預(yù)熱。

從以上分析比較可知，T型匯流排采用MIG 焊可獲得滿意的焊接接頭。

4 結(jié)論

經(jīng)過模擬現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的焊接試驗(yàn)，采用MIG 焊的焊接接頭機(jī)械、電氣性能及撓度均達(dá)到要求，證明了焊接方法的選擇是正確可行的。

[1]美國(guó)金屬學(xué)會(huì)[美].金屬手冊(cè)(第九版)第二卷機(jī)械工業(yè)出版社 1994

[2]中國(guó)機(jī)械學(xué)會(huì)焊接分會(huì)編. 焊接手冊(cè)（第二版）。北京：機(jī)械工業(yè)出版社

[3]周振豐.焊接冶金與金屬焊接性（修訂本）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社。

[4]古列維奇著.有色金屬焊接手冊(cè).北京：中國(guó)鐵道出版社，1988