熔化極氣體保護焊修復(fù)導(dǎo)電橫臂

新鋼第一設(shè)備檢修廠 （江西新余 330028） 彭永生

新鋼第二煉鋼廠精煉爐導(dǎo)電橫臂在工作中，承受高度受迫振動，導(dǎo)致導(dǎo)電橫臂端部的電纜連接板與連接板及橫臂本體之間的角接頭焊縫產(chǎn)生嚴(yán)重疲勞裂紋，導(dǎo)電性能下降，并伴有火花產(chǎn)生，為此對其進(jìn)行修復(fù)。如何保證修復(fù)質(zhì)量，滿足技術(shù)要求，關(guān)鍵是制定合理的焊接工藝。

1.焊接性分析

導(dǎo)電橫臂是采用銅、鋼復(fù)合板焊成的箱型結(jié)構(gòu)（見附圖），橫臂基層材料厚度為6mm碳鋼，覆層材料厚度為4mm的純銅板，電纜連接板厚度為30mm的純銅板，其作用是集電極支撐和向電極傳送大電流。導(dǎo)電橫臂在工作中產(chǎn)生強烈電磁振動，電纜連接板與連接板及橫臂本體之間的角接頭焊縫易產(chǎn)生疲勞裂紋，修復(fù)過程中保證其角焊縫質(zhì)量顯得尤其重要。

導(dǎo)電橫臂

純銅焊接時，其焊接性較差，較難獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭，主要有以下幾點：

第一，純銅的導(dǎo)熱性強，其熱導(dǎo)率比碳鋼大7～11倍。焊接時有大量的熱量被傳導(dǎo)損失，由于焊件母材獲得焊接熱輸入的不足，填充金屬和焊件母材之間，難以很好地熔合，所以容易出現(xiàn)未焊透和未熔合缺陷。另外，銅容易被氧化，焊接過程如果保護不好，銅的氧化物覆蓋在熔池表面，會阻礙填充金屬與母材熔液熔合。因此純銅焊接時，必須采用大功率，能量集中的強熱源進(jìn)行焊接。焊前需采用預(yù)熱措施。

第二，焊接接頭的熱裂紋傾向大 純銅的線膨脹系數(shù)和收縮率較大，比鐵大1倍以上，焊接時的大功率熱源，會使焊接熱影響區(qū)加寬，冷卻凝固時變形量大，如果焊件剛度大，則焊件變形受阻，必然會產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，增大了焊接接頭的熱裂傾向。

另外，純銅能和焊縫熔池中的雜質(zhì)生成多種低熔點共晶體，這些低熔點共晶體在結(jié)晶過程中，都分布在枝晶界或晶界處，使純銅焊接接頭具有明顯的熱裂傾向，在焊接應(yīng)力的作用下形成熱裂紋。

2.焊接方法選擇

根據(jù)導(dǎo)電橫臂修復(fù)處純銅的厚度為4mm和30mm，焊接銅和銅合金需要大功率，高能束的熔焊熱源，熱效率越高，能量越集中越有利的原則，選用熔化極氬弧焊。該方法比手工鎢極氬弧焊和焊條電弧焊的熔化效率高、熔深大、焊速快，是焊接中厚板銅及銅合金較理想的焊接方法。

3.焊接材料及焊機選擇

焊絲的化學(xué)成分對焊接接頭的影響較大，焊接脫氧銅和純銅時要求焊絲中有一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的磷、錳、錫等脫氧元素。焊絲中殘存的磷有助于提高焊縫力學(xué)性能和減少氣孔，因此選用φ1.2mm，HS201焊絲。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備情況，采用SKR-500氣體保護焊機，用氬氣作為保護氣體，電源直流反接。

4.焊接工藝

（1）焊前準(zhǔn)備 先用砂輪磨光機將裂紋清除干凈，并打磨成V形坡口，為避免焊縫出現(xiàn)氣孔，將坡口兩側(cè)50mm范圍內(nèi)表面的油脂、水分及其他雜質(zhì)，以及母材表面氧化膜清理干凈。

（2）預(yù)熱 由于純銅的導(dǎo)熱性很好，因此在焊接時，焊接區(qū)的熱量會迅速散失，易造成未熔合和未焊透，板材越厚，這一缺陷越嚴(yán)重。所以焊前對工件采用局部預(yù)熱和焊接過程跟蹤加熱的工藝措施。考慮到現(xiàn)場條件，采用操作簡便，加熱現(xiàn)場容易控制的氧乙炔焰加熱。為保證預(yù)熱溫度，用4把大號氧槍同時加熱。

（3）焊接 由于純銅具有熱導(dǎo)率高，液態(tài)流動性好的特性。焊接時，采用天車將導(dǎo)電橫臂翻轉(zhuǎn)吊放至平焊位置后方可施焊。

當(dāng)純銅板預(yù)熱到650～700℃，火焰顏色呈亮紅色時，立即移開氧槍，在需焊接處灑上一層氣焊粉，保護熔池金屬不受空氣污染，并可改善熔池的潤濕性，增大焊縫組織的致密性。再采用多層多道焊。焊接電流控制在400A，電弧電壓為30V，氬氣流量為30L/h，層間溫度保持在650℃，跟蹤加熱的氧乙炔焰氧槍與焊接作業(yè)同時進(jìn)行。

5.結(jié)語

修復(fù)后的導(dǎo)電橫臂自2012年8月使用至今，導(dǎo)電效果良好。此后利用此工藝又先后完成了3根同一類型的導(dǎo)電橫臂修復(fù)任務(wù)，使用正常。證明所采用的修復(fù)工藝可行，它可為今后同類型焊接作業(yè)提供借鑒。 （20130829）