铝合金筒体环缝对接等离子焊接工艺研究

郑延召+++乔会杰+++万洪松+++苗晓军

摘 要：分析铝合金的焊接特性和变极性等离子焊接特点以及主筒体环缝对接焊的特征，依据纵缝等离子焊接经验，主筒体对接环缝焊接采用等离子焊接，通过对试件的环缝对接焊接，确定最佳的焊接工艺规范参数，获得良好的焊缝成形。按照NB/T 47013-2015《承压设备无损检测》的要求对焊接接头进行无损检测，并通过机械性能试验验证焊接接头机械性能，各项检测及试验结构符合标准要求，获得的焊接工艺参数在车间推广应用。

关键词：铝合金；对接环缝；变极性等离子；无损检测；机械性能

前言

当前，主筒体对接环缝采用的焊接工艺为：（1）外焊缝：手工TIG打底焊、填充焊（并且对接前需要上镗床加工坡口）、自动TIG盖面焊；（2）内焊缝：TIG重熔；这种工艺工人劳动强度大、生产效率低而且易产生焊接缺陷，当X射线检测出内部焊缝缺陷时需用风铣刀铣开焊缝进行焊补并重新进行探伤，返修时间较长且浪费人力物力，影响生产进度，传统的焊接工艺已难保焊接质量和大批量生产。

文中将就主筒体对接环缝采用等离子弧焊即单面焊，双面成型的焊接工艺可行性进行阐述，这样既能降低劳动强度又能保证焊缝的内部质量。

1 等离子焊接优点

（1）不用开坡口，由于变极性等离子焊接的强大穿透能力，

12mm以内的工件不需要开坡口。

（2）节省焊丝和电力成本，一次穿透12mm的焊接电流只有350安培，比TIG和MIG焊接需要的电流小。而且，MIG和TIG要完成一个12mm开坡口的焊缝，需要浪费大量的焊丝。

（3）节省人工和物流成本；相对于原来的手工多道焊工艺，现有工艺的焊接效率相当于5个焊接工人的工作效率。

（4）单面焊、双面成型，工件变形明显小；改进后的焊接工艺采用高温、高聚能的等离子弧和等离子气实施焊接，焊接的能量密度高、热影响区小，因而焊接的多余热输入小。

（5）减少对厚大铝合金的多道焊，增强接头强度。在多道焊的情况下，铝合金焊缝及热影响区经过多次回火，接头强度明显降低。采用改进后的工艺方式一次焊透，有助于减少回火倾向和热影响区的范围，明显提高铝合金焊接机头的强度。

2 技术方案

（1）焊接试件的准备。

（2）投制实验焊件的主筒体的材质为5052-H112，具体的化学如下（详见表2）：

（3）所选焊接材料为ER5356，焊丝直径？准1.6mm，具体化学成分详见表3。

（4）焊接方法：主体对接采用等离子弧焊，外缝自动TIG（盖面），内缝自动TIG重熔，焊接工艺参数详见表4。

（5）无损检测情况。

对焊接试件进行X光实时成像无损检测（检测图像编号：RT1307 943）检测结果为I级。

（6）焊接工艺评定。

试件按JB/T4734-2002 进行机械性能试验，检测试验结果合格：

3 结束语

（1）根据NB/T 47013-2015进行无损检测，对10mm厚铝板

5052焊接试件的对接环焊缝进行X摄射线和超声探伤，达到I级合格。

（2）根据JB/T4734-2002附录焊接工艺评定的要求，对10mm

厚铝板5052焊接试件的对接环缝、进行机械性试验，达到要求，拉伸、弯曲试验合格。

（3）按環缝对接工艺卡指导实际生产应用，焊缝内部质量及外观与纵缝一致，无损检测合格率100%，在生产中推广应用。

参考文献

[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册第一卷[M].北京：机械工业出版社，169-199.

[2]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册第二卷[M].北京：机械工业出版社，571-713.

作者简介：郑延召（1985-），男，2010年7月毕业于河南科技大学材料成形及控制过程专业，本科，工学学士，现从事铝筒体焊接方面的制造及研究工作。