有色金屬鋁材焊接件的制作

周萌

有色金屬鋁材焊接件的制作

周萌

闡述了有色金屬應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，是首次進行有色金屬結構件焊接，材料牌號5083。如附圖所示，A—200規格為8 450mm×1 980mm ×70mm，重1 500kg，平板型結構；A—300規格為9 000mm×2 490mm×500mm，重1 235kg，錐體型板材結構件；A—400規格為9 000mm×2 490mm ×272mm，重375kg，矩形管結構件。

5083屬于Al-Mg系合金，耐蝕性好，焊接性優良，并具有中等強度，是應用最廣的一種防銹鋁。

結合材料的焊接性以及工件雖然結構簡單，但極易扭曲變形并有尺寸收縮的特點，對此次焊接鋁合金結構件的總體技術要求如下：①看清圖樣要求及相關尺寸，落料時各加工面留焊后加工余量，并留1‰的收縮量。②根據工件特點，全面考慮制作工藝和操作過程，把握制作關鍵要點并確定關鍵控制點，在冷作裝配前進行零件矯正，裝配平臺確保平整度，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，達到減小收縮量的目的。

三種規格零件

2. 焊接工藝設計

（1）材料準備 由于焊接件所需材料長度較大，又屬單件非標制作，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，拼接處開不對稱的雙U形坡口，坡口角度為30°，鈍邊為3~5mm，坡口采用機床加工，長度和寬度方向對接焊縫留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生。所有材料對接必須兩邊同時對稱焊接，從中間往兩邊進行焊接，正反面翻身焊接，焊好后進行矯正變形，達到圖樣所需尺寸，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焊，保證內外框和高度尺寸，焊接好進行滲漏試驗后矯正變形，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件進行單片制作，所有筋板均需焊前加工，四塊側板先加工，再焊接上面板、下底板及筋板，側板焊接矯正完成后加工R15mm圓角。然后在平臺上放地樣，冷裝成梯形框，控制梯形的角度，同時點焊臨時支撐。焊接時必須左右同時對稱焊接，注意控制角變形及焊接收縮變形。

A—400先把底板焊接矯正，在平臺上放樣，冷裝點焊所有型鋼，注意底板對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，將矩形方管框架點焊，復測所有尺寸，對稱焊接，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的確定 采用鎢級手工氬弧焊焊接方法，直流正接 ，這樣使熱量產生于工件表面，熔深大，即使厚截面也不需預熱，母材變形趨勢較小。選擇成分與母材相匹配的焊絲，焊絲型號為ER5183，焊接參數根據附表進行選擇。

3. 工藝措施

因鋁及鋁合金的化學活性很強，表面極易形成難熔氧化膜（Al2O3熔點約為2 050℃，MgO熔點約為2 500℃），加之鋁及其合金導熱性強，焊接時易造成不熔合的現象。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，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：

鋁及鋁合金鎢級手工氬弧焊的焊接參數

（1）氣孔 嚴格限制焊接材料的含水量，使用前經干燥處理；保證氬氣純度，氬氣中的含水量＜0.08%時，不易形成氣孔；選擇合適的氣體流量，調整好鎢極伸出長度，焊前認真清理，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。清理后及時焊接，正確選擇焊接參數。

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

（3）未熔透及咬邊 加強氧化膜、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，保持擺幅均勻。

4. 結語

在有色金屬應用日益廣泛的今天，其焊接技術也隨之備受關注。此三件鋁材結構件雖然結構簡單，但焊接變形給焊接帶來一定的難度，該產品的焊接成功，在細化工藝流程中為單位節約了制作費用，積累了一些有色金屬焊接的經驗，使我公司在焊接鋁材的技術上有了一個新的突破，提高了企業的市場競爭力，具有推廣意義。

周萌，上海齊達重型裝備有限公司。