鋁合金筒體環縫對接等離子焊接工藝研究

鄭延召+++喬會杰+++萬洪松+++苗曉軍

摘 要：分析鋁合金的焊接特性和變極性等離子焊接特點以及主筒體環縫對接焊的特征，依據縱縫等離子焊接經驗，主筒體對接環縫焊接采用等離子焊接，通過對試件的環縫對接焊接，確定最佳的焊接工藝規范參數，獲得良好的焊縫成形。按照NB/T 47013-2015《承壓設備無損檢測》的要求對焊接接頭進行無損檢測，并通過機械性能試驗驗證焊接接頭機械性能，各項檢測及試驗結構符合標準要求，獲得的焊接工藝參數在車間推廣應用。

關鍵詞：鋁合金；對接環縫；變極性等離子；無損檢測；機械性能

前言

當前，主筒體對接環縫采用的焊接工藝為：（1）外焊縫：手工TIG打底焊、填充焊（并且對接前需要上鏜床加工坡口）、自動TIG蓋面焊；（2）內焊縫：TIG重熔；這種工藝工人勞動強度大、生產效率低而且易產生焊接缺陷，當X射線檢測出內部焊縫缺陷時需用風銑刀銑開焊縫進行焊補并重新進行探傷，返修時間較長且浪費人力物力，影響生產進度，傳統的焊接工藝已難保焊接質量和大批量生產。

文中將就主筒體對接環縫采用等離子弧焊即單面焊，雙面成型的焊接工藝可行性進行闡述，這樣既能降低勞動強度又能保證焊縫的內部質量。

1 等離子焊接優點

（1）不用開坡口，由于變極性等離子焊接的強大穿透能力，

12mm以內的工件不需要開坡口。

（2）節省焊絲和電力成本，一次穿透12mm的焊接電流只有350安培，比TIG和MIG焊接需要的電流小。而且，MIG和TIG要完成一個12mm開坡口的焊縫，需要浪費大量的焊絲。

（3）節省人工和物流成本；相對于原來的手工多道焊工藝，現有工藝的焊接效率相當于5個焊接工人的工作效率。

（4）單面焊、雙面成型，工件變形明顯小；改進后的焊接工藝采用高溫、高聚能的等離子弧和等離子氣實施焊接，焊接的能量密度高、熱影響區小，因而焊接的多余熱輸入小。

（5）減少對厚大鋁合金的多道焊，增強接頭強度。在多道焊的情況下，鋁合金焊縫及熱影響區經過多次回火，接頭強度明顯降低。采用改進后的工藝方式一次焊透，有助于減少回火傾向和熱影響區的范圍，明顯提高鋁合金焊接機頭的強度。

2 技術方案

（1）焊接試件的準備。

（2）投制實驗焊件的主筒體的材質為5052-H112，具體的化學如下（詳見表2）：

（3）所選焊接材料為ER5356，焊絲直徑？準1.6mm，具體化學成分詳見表3。

（4）焊接方法：主體對接采用等離子弧焊，外縫自動TIG（蓋面），內縫自動TIG重熔，焊接工藝參數詳見表4。

（5）無損檢測情況。

對焊接試件進行X光實時成像無損檢測（檢測圖像編號：RT1307 943）檢測結果為I級。

（6）焊接工藝評定。

試件按JB/T4734-2002 進行機械性能試驗，檢測試驗結果合格：

3 結束語

（1）根據NB/T 47013-2015進行無損檢測，對10mm厚鋁板

5052焊接試件的對接環焊縫進行X攝射線和超聲探傷，達到I級合格。

（2）根據JB/T4734-2002附錄焊接工藝評定的要求，對10mm

厚鋁板5052焊接試件的對接環縫、進行機械性試驗，達到要求，拉伸、彎曲試驗合格。

（3）按環縫對接工藝卡指導實際生產應用，焊縫內部質量及外觀與縱縫一致，無損檢測合格率100%，在生產中推廣應用。

參考文獻

[1]中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊第一卷[M].北京：機械工業出版社，169-199.

[2]中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊第二卷[M].北京：機械工業出版社，571-713.

作者簡介：鄭延召（1985-），男，2010年7月畢業于河南科技大學材料成形及控制過程專業，本科，工學學士，現從事鋁筒體焊接方面的制造及研究工作。