輕軌用T 型匯流排焊接方法的選擇

李貴明 胡維鋒

（重慶軌道（集團）有限責任公司，重慶 404100）

1 背景簡介

在重慶輕軌接觸線安裝工程中，先將T型匯流排通過絕緣子安裝在PC 梁上，再進行整體焊接，把匯流排一段一段連接起來，然后把接觸線安裝在匯流排上（安裝示意圖見圖1）。因匯流排受外力，并起導電作用，這就要求焊接接頭有一定機械性能和好的導電性及撓度。匯流排的材質為6063 鋁合金，且安裝后。

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在高空焊接，焊接位置較復雜，需要合理的工藝來保證。本文僅就焊接工藝中焊接方法的選擇進行探討。

2 T型匯流排焊接性分析

T型匯流排為6063 鋁合金經擠壓而成的型材，熱處理狀態為T4，其化學成份和機械性能見表1、表2。現將它的焊接性分析如下：

第一，鋁和氧的親和力大，鋁合金表面有一層難熔的氧化膜，熔點高、非常穩定、能吸潮、不宜去除，妨礙焊接的進行，很容易產生氣孔、夾雜、未熔合、未焊透等焊接缺陷。因此，在焊前必須清除氧化膜，在焊接過程中必須采取措施防止鋁合金被氧化。

第二，鋁合金比熱率、熱導率大，焊接時的熱輸入將向母材迅速流失。因此，宜選用熱量集中的焊接方法，如MIG 焊、TIG 焊。

第三，由于鋁合金的線膨脹系數大，焊接時焊件的變形趨勢大，所以焊接時需用夾具減小焊接變形。

第四，在鋁合金焊接中易產生氫氣孔，要從減少氫的來源和嚴格控制工藝參數來防止氫氣孔。所有焊接材料（包括保護氣體、焊絲、焊條）要嚴格限制含水量，焊接前均需除水處理。TIG 焊時，采用大的焊接電流配合較高的焊接速度以防止產生氣孔。MIG 焊時，降低焊接速度和提高線能量，有利于減少焊縫中的氣孔。

第五，6063 鋁合金焊接熱裂傾向大，主要靠選擇合適的填充材料和合理的工藝參數來減少熱裂，一般選用4043 焊絲，在結構拘束度不大的情況下，從焊縫強度、塑性、導電性、顏色考慮，宜選用5356 焊絲，一般減小焊接速度和焊接電流可以減小熱裂傾向。

最后，接頭熱影響區的軟化問題。6063屬于強化鋁合金，在熔焊條件下熱影響區軟化是不可避免的現象，熱影響區的強度和塑性遠遠低于母材，如不進行焊后熱處理，抗拉強度為母材的70%左右。

3 焊接方法的選擇

焊接方法的選擇，應按鋁合金的牌號、焊件厚度、產品結構、生產條件以及焊接接頭質量等因素，合理選擇焊接方法。在鋁合金焊接的各種方法中，以氬弧焊的應用最為廣泛，最為成熟。因此，T型匯流排焊接宜選用氬弧焊方法。氬弧焊有熔化極氬弧焊（簡稱MIG 焊）和非熔化極氬弧焊（簡稱 TIG 焊）兩種方法。

第一，根據有關資料，板厚在3mm 以下多用TIG 焊，板厚在3mm 以上多用MIG 焊。這主要是由于MIG 焊用焊絲作電極，可采用高密度電流，因而母材熔深大、熔敷速度快、效率高。T型匯流排母材厚度為11.5mm，宜采用MIG 焊。

第二，因本結構要安裝接觸線，要求焊后角變形小。MIG 焊比TIG 焊焊件變形小，所以宜采用MIG 焊。

第三，由于工件長、大、重，且在工地焊接，要清理工件氧化膜比較難。MIG 焊焊時可采用直流反接，陰極霧化作用比TIG 焊顯著，易清除工件表面氧化膜。

第四，本結構在工作狀態受力較大，MIG 焊比TIG 焊接頭熱影響區范圍小，可以減小接頭軟化區域，更好的滿足接頭機械性能的要求。

第五，MIG 焊焊鋁及鋁合金時，亞射流電弧的固有調節作用顯著，這種作用保證焊接過程中弧長在一定范圍內變化時，焊接電流始終不變，因此焊縫外形和熔深非常均勻。

第六，TIG 焊時，鎢極承載電流的能力差，過大的電流會引起鎢極的熔化和蒸發，其微粒進入熔池而引起焊接接頭夾鎢，從而降低接頭質量，而MIG 焊不存在這個問題。

第七，TIG 焊時，為了獲得滿意的焊接接頭,焊前必須對工件進行預熱,預熱溫度為150℃～200℃,這在現場很難做到，而MIG焊不需預熱。

從以上分析比較可知，T型匯流排采用MIG 焊可獲得滿意的焊接接頭。

4 結論

經過模擬現場進行的焊接試驗，采用MIG 焊的焊接接頭機械、電氣性能及撓度均達到要求，證明了焊接方法的選擇是正確可行的。

[1]美國金屬學會[美].金屬手冊(第九版)第二卷機械工業出版社 1994

[2]中國機械學會焊接分會編. 焊接手冊（第二版）。北京：機械工業出版社

[3]周振豐.焊接冶金與金屬焊接性（修訂本）.北京：機械工業出版社。

[4]古列維奇著.有色金屬焊接手冊.北京：中國鐵道出版社，1988