电缆金属铝护套的焊接工艺研究

2017-10-10孙倩

科技与创新 2017年19期

关键词：小黑点铝板护套

孙倩

（青岛理工大学琴岛学院，山东青岛266106）

电缆金属铝护套的焊接工艺研究

孙倩

（青岛理工大学琴岛学院，山东青岛266106）

采用400℃下经过50 min快速退火的1060铝板制成环形铝板并对接，采用氩-氦（1∶3）混合气体保护、TIG焊接，最终做成电缆金属铝护套。对1060铝板的焊接接头进行目视检测，结果发现，某些部位的接头出现偏弧，焊后出现焊穿，焊缝发黑，随即产生小黑点或针孔，进而产生微孔、未焊透等缺陷。针对接头处焊接缺陷采用手工TIG进行补焊，通过目视检测、涡流探伤、气密性检测，结果表明，焊缝成型良好，铝护套气密性良好，可进入下一道工序进行作业。

1060铝；TIG焊；高压电缆；铝板

随着科技的发展，有色金属行业中铝工业毫无疑问是第一能耗大户，广泛应用到家电、建筑、轻工、储罐等各领域，小到绣针，大到航天飞机，都有铝的身影。

目前，在高压电缆生产线中，焊接生产是高压电缆生产工序中较为关键的一道工序，此工序中的主要任务是利用氩弧焊机把环形铝带进行纵向焊接，形成密闭铝圆筒，保护里面的导体不受外来物体破坏和信号干扰，该道工序直接关系到电缆产品质量优劣。因此，本文对高压电缆1060铝护套的焊接工艺进行了分析和研究，以期为电缆产品的质量提供保障。

1 1060铝护套的焊接

1.1 焊接材料

电缆金属护套的焊接母材是在400℃下经过50 min退火状态下1060铝板，板厚2.6 mm，不填充焊丝，进行环形自动TIG焊接，形成纵向焊缝。当焊接不良时，采用1060铝焊丝作为填充材料，手工TIG补焊。

1.2 焊接设备

自动TIG焊是DAG60/180型金属氩弧焊管机，整机采用人机界面、PLC编程控制、变频无级调速、焊区在线监视，具有电流与速度、轧纹同步跟踪，可实现任意长度焊接的功能。补焊设备WSE250手工钨极氩弧焊机。

1.3 焊接工艺参数

自动TIG焊焊接参数如表1所示，手工交流TIG补焊焊接工艺参数如表2所示。

1.4 焊接工艺要点

1060铝板经精切形成I型坡口，焊前必须将所用模具和精切刀片的油污、水分、氧化皮等清除干净；保护气体采用氩-氦混合气体，兼具两者优点，使电弧燃烧非常稳定，具有较高的电弧温度，焊件获得较多的热量，熔透深，保护效果好；电缆金属护套1060铝板自动TIG时采用直流反接法，因为反接起到了清理阴极的作用，使得焊缝表面光亮美观，成型良好；采用低电压、大电流的工艺，焊接区加热范围小，同时，氩-氦不断吹向焊接点，散热迅速，冷却速度快，使材料内的温度场快速降低。

表1 自动TIG焊焊接参数

表2 交流TIG焊焊接参数

2 焊后检测与分析

2.1 目视检测与分析

根据GB/T 32259—2015，对铝护套焊接接头进行目视检测，结果发现，在焊接过程中某些部位出现偏弧，焊后出焊缝发黑，随即产生小黑点或针孔，微孔和未焊透。如图1所示。偏弧易导致焊接缺陷，造成焊弧明显焊到一侧。防止偏弧的工艺措施是时刻注意检查钨极的形状，钨极头端有开裂时应立即更换钨极，并注意观察钨极与焊缝的位置，保持钨极正对焊缝中间位置。

如果钨极质量较差，则容易形成钨极前端堆积物，当堆积物较多时，部分堆积物下落，造成瞬时短路烧灼，形成小黑点。所以，焊接之前应采用良好的钍钨电极并研磨抛光，钨极前端有堆积物时立即更换钨极。

对于微孔，用肉眼难以分辨，极微小的漏气点用手一擦就会消失。微孔一般是精切刀片间极微量的油挤压造成的，或采用质量差的材料制作模具，焊缝中进入微量塑料。所以，焊之前应将工件坡口清理干净。

2.2 涡流检测与分析

补焊后，通过目视检测焊缝发现，焊缝成性良好，表面没有出现小黑点、微孔，焊缝比较美观。采用涡流检测对焊缝表面进行探伤，如图2所示。

图1 焊接接头

图2 涡流探测仪图

试件表面缺陷会产生涡流的变化，涡流变化会导致检测线圈阻抗变化，可通过测量线圈阻抗变化来检测缺陷。经过涡流检测分析，将焊缝处引起阻抗的信号取出，经仪器放大并予检测，涡流探伤仪波形没有变化，则焊接接头质量合格。

2.3 气密性检验与分析

电缆铝护套两端用皮套密封并通入氮气，主要检验铝护套气密性，气密性试验如图3所示。在检测的30 min内，充入氮气进入铝护套（务必保证氮气充满整个铝护套），测试仪示数会不断变化，但30 min后，如果测试仪示数不变，则证明铝护套气密性良好；如果压力测试仪压力变小，则证明气密性差，存在漏气，焊接质量不合格。如图4所示，在铝护套与电缆之间充氮气0.4 MPa保持30 min后发现，压力表示数没有变化，证明铝护套气密性良好。