淺談鋁合金板V型坡口立對接的焊接技術(shù)

張宏偉

摘要：針對鋁合金板焊接易出現(xiàn)的變形、未熔合、未焊透、密集氣孔等問題， 結(jié)合本單位及比賽實際情況與要求，對鋁合金板V型坡口立對接單面焊雙面成形的氬弧焊技術(shù)進(jìn)行初步探索，主要有精確的坡口加工、良好的裝配與定位、較好的控制反變形控制、合適的焊接工藝參數(shù)等。

關(guān)鍵詞：鋁合金;V型坡口;立對接;焊接技術(shù)

中圖分類號：TG444.73? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）22-0092-02

0? 引言

隨著目前世界及我國現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，各行業(yè)企業(yè)對鋁合金焊接的需求明顯擴(kuò)大，要求也不斷提高。隨之而來的各類職業(yè)院校焊接技能大賽及焊工考試中，常出現(xiàn)鋁合金板對接平焊或立焊操作項目[1]，其中立對接難度更大。通常在鋁合金焊接中，主要有角變形、根部未焊透、未熔合、內(nèi)部密集氣孔等缺陷[2]，將直接導(dǎo)致產(chǎn)品焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、技能大賽選手落選的后果。

針對這些問題，我們結(jié)合本單位實際情況，以及技能競賽要求[3]，對鋁合金板V型坡口立對接，我們采用鎢極氬弧焊方法，對單面焊雙面成形的焊接技術(shù)進(jìn)行不斷探索與嘗試，主要包括：坡口加工、裝配定位、控制反變形大小、選擇焊接工藝參數(shù)等，具體如下文所述。

1? 焊接工藝

1.1 焊前準(zhǔn)備

1.1.1 工件加工

工件為鋁錳合金（3003），尺寸為250×40×8mm單邊帶40°坡口，如圖1所示。為保證鋁板焊后不變形、反面能夠成形及內(nèi)部不出現(xiàn)未熔合、未焊透和氣孔等現(xiàn)象，焊前必須留余量。我們采用平口剪板機(jī)剪切鋁板，最好用切割機(jī)切割后上銑床加工，尺寸為250×40×8mm，這樣能夠很好的控制精度，要求尺寸誤差在±0.5mm范圍內(nèi)。

1.1.2 焊接材料

由于工件工件為鋁錳合金，因此我們焊材選用與鋁板相匹配的鋁錳合金焊絲，型號為SAl 3103，直徑分別為Φ2.5mm和Φ3.0mm的兩種焊絲。由于鋁焊縫內(nèi)部容易出現(xiàn)氣孔，所以我們選用氬氣純度為99.99%的高純氬氣。

1.1.3 焊接設(shè)備及工具

氬弧焊機(jī)選用江蘇省職業(yè)學(xué)校焊接技能大賽指定品牌漢神-WSME315交直流兩用焊機(jī)，采用交流焊接，鎢針選用Φ3.0mm，前端打磨成圓型，其他焊接輔助工具主要有大力鉗、不銹鋼絲刷、手套、加熱噴燈等，如圖1所示。

1.2 開坡口

加工坡口[4]采用機(jī)械切割方法，用銑床或數(shù)控車床切割V型坡口，坡口角度為40°，嚴(yán)格控制精度，要求角度誤差在±1°范圍內(nèi)。

1.3 焊前清理

清理方法可用合金磨頭把坡口二側(cè)20mm范圍內(nèi)表面氧化膜去除打磨成亮白色，再用工業(yè)酒精和無紡布順著一個方向擦拭2-3遍，不需要留鈍邊。

2? 焊接

2.1 焊接工藝參數(shù)選擇

雖然選用的鋁板只有8mm厚，但由于鋁板熔點較低，導(dǎo)熱快所以我們必須進(jìn)行分三層進(jìn)行焊接，分別為打底焊、填充焊、蓋面焊，尤其對于打底焊來說，電流過大，變形也較大，因此必須精確選擇定位焊、打底焊、填充焊、蓋面焊的焊接工藝參數(shù)，具體如表1所示。

2.2 裝配定位及反變形

為了保證鋁合金板立對接焊縫雙面成形良好，且不燒穿，裝配時，工件之間不留間隙，定位焊點在工件兩端處。兩點定位焊后，要對焊件進(jìn)行反變形控制[5]，使反變形的角度θ約2-3°，誤差精確到±1°，具體如圖2所示。

2.3 打底焊

在鋁合金工件正式施焊前，最好采用噴燈對工件正面進(jìn)行預(yù)熱，由于立對接焊縫的熔化金屬因重力作用而產(chǎn)生下墜，熔池的大小和形狀不容易控制，要注意預(yù)熱的溫度不宜過高，預(yù)熱溫度應(yīng)控制在200℃左右，可以用TEMPILSTIK溫度測試蠟筆，該系例的測試蠟筆共有87個溫度級別，由40℃開始到400℃以下，每5℃為一個級別，焊前用蠟筆在預(yù)熱處畫一直線，當(dāng)預(yù)熱溫度達(dá)到所選定的溫度時，則該顏色的蠟筆會改變顏色。這樣就可以停止預(yù)熱。

打底焊時，從下向上進(jìn)行焊接，右手握焊槍，左手拿焊絲。鎢極伸出噴嘴長度為4-8mm，噴嘴與焊件夾角為75-85°，引弧后將電弧在定位焊縫處稍加停留，當(dāng)定位焊縫處熔化后，方可加絲，加絲時，向熔池內(nèi)送焊絲用力不能過猛，焊絲不能超越熔池前端。焊槍沿著坡口兩側(cè)作均勻的鋸齒形擺動。同時，電弧不能抬得過高，擺動的幅度也不能過大，手動加絲速度均勻，加絲動作均勻、有規(guī)律。氬弧焊過程中，還要注意觀察焊接參數(shù)的變化及相互關(guān)系，隨時調(diào)整焊槍的角度和焊接的速度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)熔池增大、焊縫出現(xiàn)下塌時，說明熔池溫度偏高，這時要加快焊接速度和加絲速度;當(dāng)發(fā)現(xiàn)熔池較小時，說明熔池溫度偏低，這時應(yīng)減慢焊接速度和加絲速度，直至熔池恢復(fù)原來尺寸大小。

打底焊后，對焊縫進(jìn)行清理，清除打底層的黑灰、飛濺等，保護(hù)鋁合金工件表面的同時，保證焊縫表面干凈，焊縫反面成形如圖3所示。

2.4 填充焊

打底焊后，進(jìn)行填充焊，填充焊的具體焊接操作方法和注意事項與打底焊基本相同。填充焊時，要適當(dāng)?shù)臏p小焊接電流，焊接過程中焊槍應(yīng)做左右鋸齒形橫向擺動，因填充層的焊接區(qū)域增大，焊槍擺動的幅度要比打底焊大，同時，焊絲在打底層與焊件坡口面相接處，保證坡口兩側(cè)完全熔合。填充層的焊縫應(yīng)比焊件表面低1mm左右，坡口兩側(cè)的棱邊不能熔化，要保持坡口邊緣的原始形狀，直至焊接結(jié)束。填充焊后，仔細(xì)清理干凈焊縫表面，為蓋面焊打好基礎(chǔ)。

2.5 蓋面焊

蓋面焊的焊接操作方法與打底層的方法也基本相同，焊接過程中焊槍的擺動幅度要更大一些，同時注意電弧擺動到兩側(cè)棱邊處時，要壓低電弧，防止產(chǎn)生咬邊。還要根據(jù)焊縫的余高而確定送絲速度，保證熔池充分填滿剖口兩側(cè)的棱邊，蓋面焊后，同樣清理焊縫，確保焊縫表面干凈，焊縫正面成形如圖4所示。

2.6 焊后檢測

焊后，通過游標(biāo)卡尺和焊接檢驗尺對被焊工件進(jìn)行檢測[6]，焊縫無氣孔、咬邊、未焊透、未熔合等明顯缺陷，且變形控制在2-3mm范圍內(nèi)，達(dá)到一般焊接技能考核及普通鋁合金產(chǎn)品焊接標(biāo)準(zhǔn)。

3? 結(jié)論

綜上所述，對于鋁合金板V型坡口立對接的氬弧焊，為獲得良好的單面焊雙面成形效果，結(jié)合各行業(yè)企業(yè)中鋁合金產(chǎn)品的焊接質(zhì)量要求，及各類焊接技能競賽中鋁合金項目標(biāo)準(zhǔn)，焊接技術(shù)要點如下：

①焊前尺寸預(yù)留與坡口精確加工：焊前尺寸加工，必須留有余量，一般尺寸誤差控制在±0.5mm范圍;坡口加工采用機(jī)械加工方法，角度誤差控制在±1°范圍內(nèi)。

②正確選擇焊接工藝參數(shù)：打底焊電流為160-180A，填充焊電流為180-200A，蓋面焊電流為200-220A，氬氣流量在8-10L/min等。

③合理的焊接工藝順序：焊前、焊后必須仔細(xì)清理焊件;焊前適當(dāng)預(yù)熱，溫度控制在90℃左右;嚴(yán)格控制好送絲速度、焊絲擺動規(guī)律、噴嘴與焊件的夾角等。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉云龍.國家職業(yè)資格培訓(xùn)教材（焊工高級）[M].2007：74-75.

[2]周萬盛，姚軍山.鋁及鋁合金的焊接[M].北京：中國機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3]黃聲明.淺談手工鎢極氬弧焊操作的訓(xùn)練要點[J].福建建材，2014（17）：23-25.

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[6]戴建樹.焊接生產(chǎn)管理與檢測[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011：167-170.