淺論大型鋁電解槽鋁母線焊接技術的應用與發展戰略

摘要：本文論述了大型鋁電解槽鋁母線焊接技術的應用與發展戰略，為大型鋁電解槽鋁母線焊接技術走可持續發展的道路提供了一定的見解。

關鍵詞：大型鋁電解槽，鋁母線，焊接技術，應用，發展戰略

1、引言

在電解鋁行業中，鋁母線的焊接就成為大型預焙陽極電解槽制安的重要工序。某公司在電解槽鋁母線施工中，采用熔化極氬弧焊，通過多年的總結，形成了大型電解槽鋁母線安裝焊接工藝。其在鋁母線焊接施工中，避免了過去母線焊接用碳弧焊，焊工勞動強度大，焊接時煙塵對環境污染嚴重，電弧光對施工人員損傷大，電能消耗大，焊縫熔透性差，氣孔、夾渣嚴重，容易產生裂紋，母線質量難以控制等缺點，從而保證了工程質量。在對焊接工藝進行深入細致分析的基礎上進行焊接機自動焊接的工藝，即通過計算機控制自動焊接系統。此系統能夠面向對象編程環境采用效率高、靈活性強的Delphi8，以實現鋁母線焊接機在復雜空間曲線接縫的智能化焊接。

2、對大型鋁電解槽鋁母線焊接技術應用的分析與認識

2.1、大型電解槽鋁母線施工特點

隨著鋁電解槽電流強度的提高，對母線配置難度也增大。其對鋁母線的焊接質量有更高要求。其特點如下：母線結構復雜、流程嚴格;母線加工精度高，安裝要求尺寸精確;槽上母線焊接空間狹小;槽間母線間隙小，而且焊接量大等特點。

2.2、鋁母線焊接原理及方法

鋁由于它的熔點低，極易氧化，生成氣孔等特性，因此其焊接難度較大。雖然鋁的焊接方法與焊鋼基本相同，但是鋁電解母線截面大，沒有較高的熱能很難滿足焊接要求。經過多方面的科學論證，熔化極氬弧焊（MIG焊）具有電弧熱量集中，焊接穿透力強，對母材熔深大、生產率高等優點。其可采用半自動熔化極氬弧焊接技術對鋁母線進行焊接。

2.2.1、材料及設備

（1）、母材規格

焊接母材為各類規格的鑄鋁母線（截面積）：

210mm×380mm、120mm×460mm、90mm×460mm、60mm×60mm等，其鋁含量最低99.7%;

鋁軟帶：δ=1mm，鋁含量99.7%;

鋁焊板：δ=10mm，鋁含量99.7%。

（2）、焊接材料

鋁焊絲：牌號SAL-2，Al≥99.7;

保護氣體：GB/T4842-2006中規定高純氬技術指標一氬氣純度≥99.999%，純氬氣技術指標一氬氣純度≥99.99%。

（3）、焊接設備

采用高質量、高效率的日本OTC半自動氬弧焊機。

2.2.2、MIG焊接工藝

（1）、工藝原理

MIG焊是采用實芯焊絲，在惰性氣體（（Ar）保護下進行的一種電弧焊方法。該方法采取合適的焊接參數，對鋁母線進行半自動焊接生產，以工藝保證焊接質量，從而克服了鋁合金焊接時易出現熔合不良、氣孔等缺陷。其是一種焊接鋁及鋁合金較好的焊接方法。

（2）、工藝流程

鋁板的坡口制備，清理焊接區域（先化學法再機械法），組對，打底焊，填充焊，蓋面焊，機械磨平（砂輪），組對下一層，焊接，檢查驗收。

（3）、焊接技術

母線與母線之間既可通過多塊鋁板疊加焊接形成母線焊接接頭，也可通過多束鋁軟帶疊加焊接形成母線焊接接頭，接頭的焊縫有多種焊位。焊接位置如圖1所示。

a）、熔化極氬弧焊焊接參數見表1（板厚為10mm）。

b）、母線焊接接頭的第一層鋁焊板應采用無坡口、無間隙對（角）接，焊后的焊肉以不影響第二層鋁焊板與第一層鋁焊板的貼緊。第二層及其它各層鋁焊板均應采用坡口填焊，鋁焊板焊接鑄鋁母線端而的間隙為3mm-5mm，焊后的焊肉基本上與鋁焊板齊平，焊完最后一層必須施以封口焊，使其焊肉高為2mm-3mm。

c）、現場槽上鋁母線各個焊接接頭的焊接，按照先里后外，先下后上的順序進行。

d）、同一鋁母線接頭的悍接應一次連續焊成，硬焊片（鋁焊板）的焊接按順序應遵循先里后外、先下后上，以及焊完硬焊片（鋁焊板）兩焊接端口后再覆蓋下一硬焊片（鋁悍板）的原則。同一處有多個并列接頭的焊接，應采用相互交錯，分層漸進的焊接方法施焊。

e）、鋁母線接頭焊成后，應在接頭附近明顯處打上焊工代號和日期鋼印。焊工對發現的裂紋、氣孔等嚴重缺陷，應及時反映和處理，不得隨意覆蓋、隱瞞缺陷。

（4）、操作要點

a ）、施焊時應采用“左焊法”為宜。MIG焊熔滴過渡形式的選擇采用射流過渡的形式。

b）、施焊：在保證厚鋁板一側熔合良好的情況下，焊槍（焊絲）以直線或劃小格向前運動，焊接速度適當快些。焊道要細、焊層要薄，控制熔池形狀、熔化的鋁屑不得超越焊絲之前，否則厚鋁板一側將會出現未熔合、焊道兩側夾角過深等缺陷。熄弧時，當焊絲運動到坡口邊緣，焊絲應回焊20mm左右，防止產生弧坑。同時其焊槍也不可馬上抬起，應使滯后氬氣功能繼續保護尚未完全凝固的熔池免受空氣的侵入，以防止產生氣孔。每個接頭要連續焊完，中途不得停頓。

3、結束語

大型鋁電解槽鋁母線的安裝采用有序的、科學的、合理的安裝方法，焊接采用熔化極氬弧焊，槽周圍母線組、立柱母線組、陽極導電桿與鋼爪先在工裝上焊接，把原來鋁母線按設計就位后再進行連接板的焊接，改為地面工裝上焊接。焊接位置從原來的仰焊位置變為了平焊、立焊位置，減輕了焊工的操作難度，提高了母線的組裝幾何尺寸精度和焊縫的質量。在鋁母線焊接施工過程中，采用的先進設備以及先進焊接技術，即通過采用Delphi8軟件編程環境，多軸運動和直線插補兩方面進行了程序編寫，從軟件方面實現對焊槍基本運動軌跡控制。得出經濟實用和高可靠性的，有利于系統產業化的自動鋁母線焊接機的設計方案，而且經過現場精心管理和嚴格的質量控制，可使鋁母線焊接分部工程合格率達到100%，鋁母線焊接接頭電壓降全部符合規范要求，電壓降的降低大大降低了設計產能電能消耗。

參考文獻

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[2]徐旭等.現代運動控制系統中的控制器及其應用[J].伺服控制.2007.04（4）：14-14;

作者簡介：滕學超（1990，03，08），男，助理工程師，主要從事鋁電解工藝及裝備等用工器具的維護管理工作。