铝母线MIG焊焊接工艺

唐燕玲，王志红

(山东省电力学校，山东 泰安 271000)

铝母线MIG焊焊接工艺

唐燕玲，王志红

(山东省电力学校，山东 泰安 271000)

通过对铝母线6063的焊接性分析，气孔是焊接铝及其合金时亟待解决的问题。根据培训需要，选用规格为φ 250 mm×10 mm的铝母线管6063进行水平固定位置的MIG焊焊接工艺研究，通过控制焊接工作程序，寻找合适的焊接工艺参数和控制焊接操作手法，获得了合格的焊接接头。该接头按照相关规程的要求进行了一系列的检验和试验，结果均符合要求。该工艺目前已用于焊工培训中，为电站安装以及送变电设备的铝母线焊接提供了技术支持。

铝母线；MIG焊；焊接工艺

0 前言

随着电力体制改革的推进，焊培中心需要有合格的铝母线焊接工艺，一方面作为自身的技术储备，另一方面可以指导铝母线的焊接。探讨了电站中常用的铝母线6063的半自动熔化极氩弧(MIG)焊接工艺。

1 铝母线6063性能

6063铝镁合金是一种通过固溶强化得到的防锈铝合金，具有密度低、热导率高、电导率高、耐蚀能力强等特性，且对光、热的反射能力较强，在接近熔化状态的固态基体与熔池缺少颜色变化，在空气中和焊接时容易被氧化，形成高熔点(2 050℃)致密的Al2O3。

2 铝母线6063焊接性分析

2.1 熔焊时易产生气孔

焊接铝及其合金时，易产生氢气孔。高温时熔化铝吸收大量的氢原子(氢在液态铝中的溶解度为0.7 ml/100 g)，660 ℃凝固时氢的溶解度发生突变，降至 0.04 ml/100 g，相差近 20 倍，铝的热导率大，熔池冷却速度快，气泡来不及逸出，因而在焊缝中形成气孔。

2.2 容易形成热裂纹

铝及其合金的线膨胀系数比钢大1倍，冷凝收缩率比钢大2倍，焊接时会产生较大的焊接应力。此外，当成分中的杂质含量超过规定范围时，在熔池中形成较多的低熔点共晶物，增大了热裂倾向。

2.3 焊接接头的导电性、耐蚀性下降

导致焊接接头导电性、耐蚀性下降的原因是：(1)焊缝金属为铸造组织，纯度、致密度差；(2)填充金属中杂质较多，焊接接头晶粒粗大，易产生脆性相；(3)焊接接头存在焊接应力。

3 半自动熔化极氩弧焊的特点

氩弧焊具有热能集中、电弧稳定、对熔池保护效果好、生产率高、焊缝成形美观等优点而广泛用于铝及其合金的焊接。氩离子对氧化膜具有阴极破碎作用，能有效去除熔池表面的氧化膜。同时，氩气流对焊接区域的冲刷使得焊接接头快速冷却，从而改善了接头的组织和性能，减小了焊接变形。

4 铝母线6063的焊接工艺

选用规格φ 250 mm×10 mm的铝母线管6063进行水平固定位置的焊接工艺试验。铝母材6063的化学成分和力学(电气)性能如表1、表2所示。

表1 铝母线6063化学成分 %

表2 铝母线6063力学(电气)性能

4.1 焊接设备和焊材的选用

选用肯比焊机，型号为Pro－400，直流MIG气冷式焊机；选用4043焊丝，直径φ 1.2 mm；选用φ(Ar)＝99.99%的氩气。氩气的纯度对于焊接质量至关重要，纯度不够，焊接时极易产生气孔。4043焊丝化学成分如表3所示。

表3 4043焊丝化学成分 %

4.2 焊前准备

铝母线对接焊缝一般采用V型坡口，如图1所示。

图1 坡口制备

为保证焊透且不致烧穿或塌陷，打底焊时须加垫板，焊接时还须加引弧板和收弧板。

焊前清理关系到焊缝的焊接质量，清理不彻底，焊缝容易产生气孔，所以焊前对母材坡口及焊丝表面的氧化膜和油污等杂质清理干净，防止焊缝内产生气孔、夹渣。除油污可用丙酮擦洗，除氧化膜用铜丝刷，直至漏出金属光泽。

由于铝的导热率比钢约大1倍，为防止焊缝区热量流失，焊前应预热，预热可保证焊接熔合良好，防止产生未熔合、未焊透等缺陷，但预热使工艺过程复杂化，而且能量消耗大、效率低。通过几个焊口的试验，发现适当增大焊接热输入，即使不预热，也不会出现焊接缺陷。

4.3 焊接工艺参数的选择

根据母材的厚度，确定焊接电流和焊接层数。经过工艺试验，确定铝母线6063半自动熔化极氩弧焊的工艺参数如表4所示。

表4 焊接工艺参数

焊接时正确的操作方法对焊缝成形和质量也是很重要的因素，焊接操作过程中应注意保持焊枪、焊丝和焊件之间的空间位置，焊枪与工件表面的距离8～10 mm，焊丝与焊件之间的夹角通常为10°～20°，焊枪与焊件之间应尽量保持垂直，钨极伸出喷嘴通常为5 mm。焊接过程中尽量保持电弧长度和焊枪角度，电弧过低或焊枪倾角过大都会产生大量的飞溅，它将穿透气体保护罩，从而使空气进入焊缝熔池，产生焊接缺陷；焊接过程中应采用锯齿形小幅度摆动焊枪，摆动幅度大将造成保护气体的紊流，同样将空气带入熔池，产生焊接缺陷，如气孔等。

在焊接试验过程中，出现了以下两个比较典型的问题：

(1)密集气孔，出现比较多的是打底层。经反复试验发现，提高焊接电流、降低电弧电压、适当减慢焊接速度则气孔明显减少。

(2)层间未熔，出现在焊口的仰焊部位。其产生原因是熔敷速度过快，采取适当减小焊接热输入的措施，达到了预期的效果。

由此可见，控制适当的焊接热输入对保证焊缝的质量至关重要。

4.4 焊后清理

焊后立即采用铜丝刷将焊缝表面及其附近区域的焊渣及其他杂物清理干净。

5 质量检验

焊接完成后，对焊接接头进行了检验和试验，包括外观质量、射线透照质量、力学性能试验和电阻测定。

(1)外观检查。焊缝表面成形良好，接头边缘平滑过渡，未见缺陷。

(2)射线探伤检验。按 DL/T754－2001《铝母线焊接技术规程》进行等级评定，全部为Ⅱ级及以上，符合合格标准。

(3)拉伸试验。拉伸试样的强度远大于标准要求的最低抗拉强度(最低允许抗拉强度为108 MPa)。

(4)电阻测定。经测定，试样的电阻率均小于0.0355 Ω·mm2/m，符合标准要求。

由此可见，采取上述工艺，各项检验结果均满足技术条件和质量要求。

6 结论

焊接时，注意试件清洁、氩气纯度、焊枪角度和合理的焊接工艺，就能得到合格的焊接接头，为发电设备的安装、检修以及送、配电设备的铝母线焊接提供了合格的焊接工艺。

Research on welding procedure of MIG for Aluminium bus

TANG Yan-ling，WANG Zhi-hong
(Electric Power College of Shandong，Tai'an 271000，China)

By the analysis of weldabality of aluminium bus 6063，know the problems of porosity to be soloved in welding aluminium and its alloys.According to the training needs，we start the MIG welding procedure with aluminium bus 6063 of φ 250 mm×10 mm with level of fixed，by controlling welding procedure，finding the appropriate welding parameters and controlling welding operation technique，so a qualified welded joints is given.In accordance with the requirements of related procedures，series of checking and testing are done，the results is good .The welding procedure is widely used in welder training，and take it to guide the welding of the aluminium bus in power station erection and transports power equipment.

aluminium bus；MIG welding；welding procedure

TG406

B

1001－2303(2011)03－0083－03

2010－11－30

唐燕玲(1973—)，女，江苏南京人，高级工程师，硕士，主要从事焊接工艺制订和焊工培训工作。