上海明珠二號線地鐵鋁合金車體焊接工藝.doc

上海明珠二號線地鐵鋁合金車體焊接工藝摘要:從生產(chǎn)環(huán)境、焊前準(zhǔn)備、規(guī)范參數(shù)等方面介紹了上海明珠二線地鐵鋁合金車體焊接的工藝特點(diǎn),指出了鋁合金車體焊接要注意的一些問題。上海明珠二號線地鐵車體在焊接作業(yè)過程中出現(xiàn)了一些焊接質(zhì)量方面的問題,在研究和解決這些問題的過程中,發(fā)現(xiàn)了鋁合金車體焊接作業(yè)的一些特點(diǎn)。針對這些特點(diǎn)采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施。1 鋁合金車體焊接概述上海明珠二線地鐵車體全部采用鋁合金材料,實(shí)現(xiàn)了地鐵車輛強(qiáng)度和輕量化的結(jié)合。車體焊接采用的主要焊接工藝為手工mig焊和自動mig焊,其母材、焊絲、保護(hù)氣體、焊接設(shè)備見表1。母材和焊絲的主要化學(xué)成分見表2。此主題相關(guān)圖片如下：2 生產(chǎn)儲存環(huán)境和輔助材料使用的要求2. 1 生產(chǎn)儲存溫度濕度的要求鋁合金的生產(chǎn)和儲存環(huán)境必須防塵、防水、干燥。環(huán)境溫度通?？刂圃? 以上, 濕度控制在70 %以下。應(yīng)盡量保證焊接環(huán)境的濕度不能太高,濕度過高會使焊縫中氣孔的產(chǎn)生幾率明顯增加,從而影響焊接質(zhì)量?？諝獾膭×伊鲃訒饸怏w保護(hù)不充分,從而產(chǎn)生焊接氣孔,可設(shè)置擋風(fēng)板以避免室內(nèi)穿堂風(fēng)的影響。2. 2 焊絲及送氣軟管的使用要求對焊材的使用應(yīng)該注意:鋁焊絲要與鋼焊材分開儲存,使用期不超過1a 。焊接完成后,要在焊機(jī)中取出焊絲進(jìn)行密封處理,防止污染。不同材質(zhì)的送氣軟管抵抗?jié)駳膺M(jìn)入的能力不同,尤其在送氣壓力高時(shí),送氣軟管的影響更明顯。送氣軟管最好使用特富龍軟管(teflon) 。2. 3 工裝的選用鋁合金焊接最好選用點(diǎn)接觸形式的工裝,以減小工裝與工件的接觸面積。如果工裝對工件是面接觸,就會很快帶走工件的熱量,加速了熔池的凝固,不利于焊縫氣孔的排除。工裝液壓系統(tǒng)的壓力最好控制在99. 5 mpa 。壓力過小達(dá)不到預(yù)設(shè)反變形的目的,但是壓力過大,又會使鋁合金結(jié)構(gòu)的拘束度增大。由于鋁合金的線脹系數(shù)大,高溫塑性差,焊接時(shí)易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力,可能會使鋁合金結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋。3 焊絲及保護(hù)氣體的選用3. 1 焊絲的選用對于6005a、6082、5083 母材來說,選擇的焊絲牌號為5087/ almg4. 5mnzr ,5087 焊絲不僅抗裂性能好,抗氣孔性能優(yōu)越,而且強(qiáng)度性能也很好。對于焊絲規(guī)格的選擇,優(yōu)先選擇大直徑規(guī)格的焊絲。同樣的焊接填充量即同等重量的焊絲,大規(guī)格焊絲較小規(guī)格焊絲的表面積要小很多,因此,大規(guī)格焊絲較小規(guī)格焊絲的表面污染要少即氧化區(qū)域要小,焊接質(zhì)量更容易達(dá)到要求。另外大直徑焊絲的送絲過程更容易操作。對于8 mm 以下板厚的母材一般采用1. 2 mm直徑的焊絲,對于8 mm 及以上板厚的母材采用1. 6 mm 直徑的焊絲。自動焊機(jī)采用1. 6 mm直徑的焊絲。3. 2 保護(hù)氣體的選用ar100 %的特點(diǎn)是電弧穩(wěn)定、引弧方便,對于8mm以下板厚的母材一般采用ar100 %進(jìn)行焊接。對于8 mm 及以上板厚的母材和氣孔要求高的焊縫,采用ar70 % + he30 %進(jìn)行焊接。氦氣的特點(diǎn)在于:9 倍于氬氣的導(dǎo)熱性,焊接速度更快,氣孔率減少,熔深增加。厚板焊接時(shí),ar100 %和ar70 % +he30 %的熔深狀況見圖1。氣體的流量選擇不是越大越好,流量過大會造成紊流,導(dǎo)致熔池保護(hù)不充分,空氣與熔敷金屬發(fā)生反應(yīng),會改變焊縫組織,使性能下降,而且產(chǎn)生焊接氣孔的傾向增加。4 焊前準(zhǔn)備工作的要求4. 1 坡口的處理板厚在3 mm 以下的對接焊縫可不開坡口,只需在焊縫背面倒一0. 51 mm 的角即可,這樣有利于氣體的排放和避免背面凹槽。背面是否倒角對焊縫的影響,見圖2。鋁合金厚板的坡口角度較鋼板的要大。單邊坡口一般采用55坡口,雙邊坡口采用每邊35坡口。這樣可以使焊接的可達(dá)性提高,同時(shí)可降低未熔合缺陷的產(chǎn)生幾率。對于厚板t 形接頭中的hv 或hy接頭,要求填滿坡口外,再加一個角焊縫,使焊縫總尺寸s 不小于板厚t。厚板t 形接頭焊接要求見圖3。4. 2 焊前清理工作焊接鋁合金需要最干凈的準(zhǔn)備工作,否則其抗腐蝕能力下降,而且容易產(chǎn)生氣孔。焊接鋁合金應(yīng)該與焊鋼的習(xí)慣徹底區(qū)分。焊鋼已經(jīng)用過的工具,嚴(yán)禁焊接鋁合金時(shí)使用。清理焊縫區(qū)域的氧化膜等雜質(zhì),盡可能使用不銹鋼刷或者用丙酮清洗。不能使用砂輪打磨,因?yàn)槭褂蒙拜喆蚰ブ粫寡趸と酆显诤覆谋砻?而不會真正去除。而且如果使用硬質(zhì)砂輪,其中的雜質(zhì)會進(jìn)入焊縫,導(dǎo)致熱裂紋。此外,由于al2o3 膜在極短的時(shí)間內(nèi)又會重新生成和堆積,為了使氧化膜盡可能少地影響焊縫,清理完畢后應(yīng)立即施焊。4. 3 預(yù)熱溫度和層間溫度的控制對與板厚超過8 mm 的厚板進(jìn)行焊接時(shí),都要進(jìn)行焊前預(yù)熱,預(yù)熱溫度控制在80 120 之間,層間溫度控制在60 100 之間。預(yù)熱溫度過高,除作業(yè)環(huán)境惡劣外,還有可能對鋁合金的合金性能造成影響,出現(xiàn)接頭軟化,焊縫外觀成形不良等現(xiàn)象。層間溫度過高還會使鋁焊熱裂紋的產(chǎn)生機(jī)率增加。5 合理選擇規(guī)范參數(shù)鋁合金與鋼材的物化性能相差甚遠(yuǎn),要根據(jù)鋁合金的焊接特性來試驗(yàn)和確定其焊接規(guī)范參數(shù)。5. 1 焊接電流較大鋁合金本身的導(dǎo)熱系數(shù)大(約為鋼的4 倍) ,散熱快。因此,在相同焊接速度下,焊接鋁合金時(shí)的熱輸入量要比焊接鋼材時(shí)的熱輸入量大24 倍。如果熱輸入量不夠,容易出現(xiàn)熔深不足甚至未熔合的問題,特別是在焊縫起頭的位置。5. 2 送絲速度要適當(dāng)調(diào)高送絲速度是與電流、電壓等規(guī)范參數(shù)密切相關(guān),并且相互匹配的。當(dāng)焊接電流提高后,送絲速度也應(yīng)該相應(yīng)地提高。5. 3 焊接速度的選擇對于薄板焊縫,為了避免焊縫過熱,一般采用較小的焊接電流和較快的焊接速度;對于厚板焊縫,為使焊縫熔合充分和焊縫氣體充分逸出,采用較大的焊接電流和較慢的焊接速度。5. 4 焊槍角度的選擇在焊接方向上,焊槍角度一般控制在90左右,過大和過小都會造成焊接缺陷。焊槍角度過大會造成氣體保護(hù)不充分而產(chǎn)生氣孔;角度過小還有可能使液鋁達(dá)到電弧前端,使電弧不能直接作用于焊縫而產(chǎn)生未熔合。焊槍角度示意圖見圖4。6 結(jié)束語對車體焊縫質(zhì)量和外形尺寸進(jìn)行了檢驗(yàn)和控制;對頂蓋外側(cè)焊縫進(jìn)行滲透探傷;對底架牽引梁和枕梁焊縫進(jìn)行了超聲波