鋁合金筒體環(huán)縫對(duì)接等離子焊接工藝研究

鄭延召+++喬會(huì)杰+++萬(wàn)洪松+++苗曉軍

摘 要：分析鋁合金的焊接特性和變極性等離子焊接特點(diǎn)以及主筒體環(huán)縫對(duì)接焊的特征，依據(jù)縱縫等離子焊接經(jīng)驗(yàn)，主筒體對(duì)接環(huán)縫焊接采用等離子焊接，通過(guò)對(duì)試件的環(huán)縫對(duì)接焊接，確定最佳的焊接工藝規(guī)范參數(shù)，獲得良好的焊縫成形。按照NB/T 47013-2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》的要求對(duì)焊接接頭進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，并通過(guò)機(jī)械性能試驗(yàn)驗(yàn)證焊接接頭機(jī)械性能，各項(xiàng)檢測(cè)及試驗(yàn)結(jié)構(gòu)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，獲得的焊接工藝參數(shù)在車(chē)間推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋁合金；對(duì)接環(huán)縫；變極性等離子；無(wú)損檢測(cè)；機(jī)械性能

前言

當(dāng)前，主筒體對(duì)接環(huán)縫采用的焊接工藝為：（1）外焊縫：手工TIG打底焊、填充焊（并且對(duì)接前需要上鏜床加工坡口）、自動(dòng)TIG蓋面焊；（2）內(nèi)焊縫：TIG重熔；這種工藝工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低而且易產(chǎn)生焊接缺陷，當(dāng)X射線檢測(cè)出內(nèi)部焊縫缺陷時(shí)需用風(fēng)銑刀銑開(kāi)焊縫進(jìn)行焊補(bǔ)并重新進(jìn)行探傷，返修時(shí)間較長(zhǎng)且浪費(fèi)人力物力，影響生產(chǎn)進(jìn)度，傳統(tǒng)的焊接工藝已難保焊接質(zhì)量和大批量生產(chǎn)。

文中將就主筒體對(duì)接環(huán)縫采用等離子弧焊即單面焊，雙面成型的焊接工藝可行性進(jìn)行闡述，這樣既能降低勞動(dòng)強(qiáng)度又能保證焊縫的內(nèi)部質(zhì)量。

1 等離子焊接優(yōu)點(diǎn)

（1）不用開(kāi)坡口，由于變極性等離子焊接的強(qiáng)大穿透能力，

12mm以內(nèi)的工件不需要開(kāi)坡口。

（2）節(jié)省焊絲和電力成本，一次穿透12mm的焊接電流只有350安培，比TIG和MIG焊接需要的電流小。而且，MIG和TIG要完成一個(gè)12mm開(kāi)坡口的焊縫，需要浪費(fèi)大量的焊絲。

（3）節(jié)省人工和物流成本；相對(duì)于原來(lái)的手工多道焊工藝，現(xiàn)有工藝的焊接效率相當(dāng)于5個(gè)焊接工人的工作效率。

（4）單面焊、雙面成型，工件變形明顯??；改進(jìn)后的焊接工藝采用高溫、高聚能的等離子弧和等離子氣實(shí)施焊接，焊接的能量密度高、熱影響區(qū)小，因而焊接的多余熱輸入小。

（5）減少對(duì)厚大鋁合金的多道焊，增強(qiáng)接頭強(qiáng)度。在多道焊的情況下，鋁合金焊縫及熱影響區(qū)經(jīng)過(guò)多次回火，接頭強(qiáng)度明顯降低。采用改進(jìn)后的工藝方式一次焊透，有助于減少回火傾向和熱影響區(qū)的范圍，明顯提高鋁合金焊接機(jī)頭的強(qiáng)度。

2 技術(shù)方案

（1）焊接試件的準(zhǔn)備。

（2）投制實(shí)驗(yàn)焊件的主筒體的材質(zhì)為5052-H112，具體的化學(xué)如下（詳見(jiàn)表2）：

（3）所選焊接材料為ER5356，焊絲直徑？準(zhǔn)1.6mm，具體化學(xué)成分詳見(jiàn)表3。

（4）焊接方法：主體對(duì)接采用等離子弧焊，外縫自動(dòng)TIG（蓋面），內(nèi)縫自動(dòng)TIG重熔，焊接工藝參數(shù)詳見(jiàn)表4。

（5）無(wú)損檢測(cè)情況。

對(duì)焊接試件進(jìn)行X光實(shí)時(shí)成像無(wú)損檢測(cè)（檢測(cè)圖像編號(hào)：RT1307 943）檢測(cè)結(jié)果為I級(jí)。

（6）焊接工藝評(píng)定。

試件按JB/T4734-2002 進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果合格：

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）根據(jù)NB/T 47013-2015進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，對(duì)10mm厚鋁板

5052焊接試件的對(duì)接環(huán)焊縫進(jìn)行X攝射線和超聲探傷，達(dá)到I級(jí)合格。

（2）根據(jù)JB/T4734-2002附錄焊接工藝評(píng)定的要求，對(duì)10mm

厚鋁板5052焊接試件的對(duì)接環(huán)縫、進(jìn)行機(jī)械性試驗(yàn)，達(dá)到要求，拉伸、彎曲試驗(yàn)合格。

（3）按環(huán)縫對(duì)接工藝卡指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，焊縫內(nèi)部質(zhì)量及外觀與縱縫一致，無(wú)損檢測(cè)合格率100%，在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)第一卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，169-199.

[2]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)第二卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，571-713.

作者簡(jiǎn)介：鄭延召（1985-），男，2010年7月畢業(yè)于河南科技大學(xué)材料成形及控制過(guò)程專業(yè)，本科，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)從事鋁筒體焊接方面的制造及研究工作。