周萌

有色金屬鋁材焊接件的制作

周萌

闡述了有色金屬應(yīng)用中最常見的鋁合金的焊接工藝及制作方法。

1. 概述

我公司制作的A—200、A—300、A—400鋁材焊接件，是首次進(jìn)行有色金屬結(jié)構(gòu)件焊接，材料牌號(hào)5083。如附圖所示，A—200規(guī)格為8 450mm×1 980mm ×70mm，重1 500kg，平板型結(jié)構(gòu)；A—300規(guī)格為9 000mm×2 490mm×500mm，重1 235kg，錐體型板材結(jié)構(gòu)件；A—400規(guī)格為9 000mm×2 490mm ×272mm，重375kg，矩形管結(jié)構(gòu)件。

5083屬于Al-Mg系合金，耐蝕性好，焊接性優(yōu)良，并具有中等強(qiáng)度，是應(yīng)用最廣的一種防銹鋁。

結(jié)合材料的焊接性以及工件雖然結(jié)構(gòu)簡單，但極易扭曲變形并有尺寸收縮的特點(diǎn)，對(duì)此次焊接鋁合金結(jié)構(gòu)件的總體技術(shù)要求如下：①看清圖樣要求及相關(guān)尺寸，落料時(shí)各加工面留焊后加工余量，并留1‰的收縮量。②根據(jù)工件特點(diǎn)，全面考慮制作工藝和操作過程，把握制作關(guān)鍵要點(diǎn)并確定關(guān)鍵控制點(diǎn)，在冷作裝配前進(jìn)行零件矯正，裝配平臺(tái)確保平整度，保證各檔尺寸。③為了更好的控制焊接變形，采用間斷焊、正反面交替焊；并且采用較小的焊接參數(shù)，達(dá)到減小收縮量的目的。

三種規(guī)格零件

2. 焊接工藝設(shè)計(jì)

（1）材料準(zhǔn)備 由于焊接件所需材料長度較大，又屬單件非標(biāo)制作，所以制作材料采用拼接方式。

A—200中35mm×1 950mm× 8 4 5 0 m m的底板由兩塊35mm×975mm×4 500mm和兩塊35mm×975mm×3 950mm的鋁板拼接而成，先拼焊8 450mm尺寸方向，再拼焊1 950mm尺寸方向，拼接處開不對(duì)稱的雙U形坡口，坡口角度為30°，鈍邊為3~5mm，坡口采用機(jī)床加工，長度和寬度方向?qū)雍缚p留3~5mm的焊接收縮量，全熔透焊接；厚度為40mm的密封槽板材40mm×63mm×8 160mm與40mm×63mm×1 780mm尺寸的拼接，橫截面開V形坡口，坡口角度為40°，鈍邊為10mm；底平面開V形坡口，坡口角度為40°，鈍邊為6mm。6塊28mm×100mm×150mm方法蘭焊前加工外形尺寸；8塊φ4 0 m m×7 0 m m圓法蘭焊前加工至成品尺寸，9塊

φ200mm×28mm圓法蘭焊前加工外圓尺寸。

A—300、A—400中的板材25mm以下（包括25mm）在拼接時(shí)開雙V形坡口，坡口角度為30°，鈍邊為2~3mm，全熔透焊接矩形方管鋸切落料。

正確選擇間隙、鈍邊、坡口角度，可以防止未熔透缺陷的產(chǎn)生。所有材料對(duì)接必須兩邊同時(shí)對(duì)稱焊接，從中間往兩邊進(jìn)行焊接，正反面翻身焊接，焊好后進(jìn)行矯正變形，達(dá)到圖樣所需尺寸，再開冷裝焊接坡口。

（2）冷作裝配及焊接順序 A—200中底板是由四塊鋁板拼接而成，而大平面需要焊后加工，要特別注意拼接鋁板的高度差，保證加工面8~10mm的加工余量。將拼接好的40mm×63mm×8 160mm與40mm×63mm×1 780mm尺寸的密封條全部冷裝點(diǎn)焊，保證內(nèi)外框和高度尺寸，焊接好進(jìn)行滲漏試驗(yàn)后矯正變形，然后焊接到底板上。矯正后加工平面，再將各法蘭冷裝焊接，保證法蘭位置及焊后加工余量。

A—300將梯形框分解成長短各2件進(jìn)行單片制作，所有筋板均需焊前加工，四塊側(cè)板先加工，再焊接上面板、下底板及筋板，側(cè)板焊接矯正完成后加工R15mm圓角。然后在平臺(tái)上放地樣，冷裝成梯形框，控制梯形的角度，同時(shí)點(diǎn)焊臨時(shí)支撐。焊接時(shí)必須左右同時(shí)對(duì)稱焊接，注意控制角變形及焊接收縮變形。

A—400先把底板焊接矯正，在平臺(tái)上放樣，冷裝點(diǎn)焊所有型鋼，注意底板對(duì)接焊縫與鋁管冷裝焊縫之間的距離及鋁管焊接接頭收縮量的控制。在底板上劃出矩形方管框架的裝配線，將矩形方管框架點(diǎn)焊，復(fù)測(cè)所有尺寸，對(duì)稱焊接，控制變形。由于該件鋁管較多，矯正較困難，所以要很好的控制鋁管架及鋁管與鋁板焊接后的變形矯正。

（3）焊接方法及焊接參數(shù)的確定 采用鎢級(jí)手工氬弧焊焊接方法，直流正接 ，這樣使熱量產(chǎn)生于工件表面，熔深大，即使厚截面也不需預(yù)熱，母材變形趨勢(shì)較小。選擇成分與母材相匹配的焊絲，焊絲型號(hào)為ER5183，焊接參數(shù)根據(jù)附表進(jìn)行選擇。

3. 工藝措施

因鋁及鋁合金的化學(xué)活性很強(qiáng)，表面極易形成難熔氧化膜（Al2O3熔點(diǎn)約為2 050℃，MgO熔點(diǎn)約為2 500℃），加之鋁及其合金導(dǎo)熱性強(qiáng)，焊接時(shí)易造成不熔合的現(xiàn)象。由于氧化膜密度與鋁的密度接近，也易成為焊縫金屬的夾雜物。同時(shí)，氧化膜可吸收較多水分而成為焊縫氣孔的重要原因之一。具體防止措施如下：

鋁及鋁合金鎢級(jí)手工氬弧焊的焊接參數(shù)

（1）氣孔 嚴(yán)格限制焊接材料的含水量，使用前經(jīng)干燥處理；保證氬氣純度，氬氣中的含水量＜0.08%時(shí)，不易形成氣孔；選擇合適的氣體流量，調(diào)整好鎢極伸出長度，焊前認(rèn)真清理，工件表面油污用丙酮或汽油擦洗，較薄的氧化膜可采用不銹鋼鋼絲刷清理，不能用砂紙或砂輪打磨。清理后及時(shí)焊接，正確選擇焊接參數(shù)。

（2）裂紋 加入引弧板和引出板，可以防止起弧處及收弧處產(chǎn)生裂紋，當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒，鎢極端部被加熱到一定的溫度后，再將電弧移入焊接區(qū)。合理設(shè)計(jì)焊接順序，減小焊接電流或適當(dāng)增加焊接速度。

（3）未熔透及咬邊 加強(qiáng)氧化膜、焊渣及油污的清理，選擇操作技能較高的合適焊工。降低焊接電流與電弧長度，保持?jǐn)[幅均勻。

4. 結(jié)語

在有色金屬應(yīng)用日益廣泛的今天，其焊接技術(shù)也隨之備受關(guān)注。此三件鋁材結(jié)構(gòu)件雖然結(jié)構(gòu)簡單，但焊接變形給焊接帶來一定的難度，該產(chǎn)品的焊接成功，在細(xì)化工藝流程中為單位節(jié)約了制作費(fèi)用，積累了一些有色金屬焊接的經(jīng)驗(yàn)，使我公司在焊接鋁材的技術(shù)上有了一個(gè)新的突破，提高了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭力，具有推廣意義。

周萌，上海齊達(dá)重型裝備有限公司。