1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。doc 磁極線圈銅排鎢極氬弧焊焊接工藝改進(jìn)標(biāo)簽:標(biāo)題磁極線圈銅排鎢極氬弧焊焊接工藝改進(jìn)We1dingTechno1oV01.39No.6Jun.2010?工藝與新技術(shù)?39文章編號(hào):1002025X(2010)06003903磁極線圈銅排鎢極氬弧焊焊接工藝改進(jìn)肖凌(東芝水電設(shè)備(杭州)有限公司,浙江杭州311504)摘要:通過(guò)對(duì)1,2純銅進(jìn)行焊接性分析,對(duì)厚截面磁極線圈T2銅排的rig焊X-r-藝進(jìn)行合理的改進(jìn).通過(guò)改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了厚截面T2銅排不需高溫預(yù)熱就可進(jìn)行TIG焊接.并經(jīng)外觀檢查,滲透探傷及力學(xué)性

2、能檢驗(yàn),各項(xiàng)指標(biāo)均合格,達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求.關(guān)鍵詞:T2銅排;TIG焊接:工藝改進(jìn)中圖分類號(hào):TG444.74文獻(xiàn)標(biāo)志碼:BT2銅排連接在發(fā)電設(shè)備及冶金裝置中被大量應(yīng)用,其主要連接方式有螺栓緊固連接,焊接等.目前發(fā)電設(shè)備中I2銅排的連接方法主要以焊接為主.T2銅排的焊接操作方法主要有火焰釬焊,碳弧焊,埋弧焊,鎢極氬弧焊及中頻電阻焊等.但對(duì)于厚截面q2銅排的焊接,目前較適合并且應(yīng)用比較廣泛的焊接方法是鎢極氬弧焊,其焊接時(shí)均需高溫預(yù)熱300以上,故導(dǎo)致焊工操作環(huán)境惡劣,生產(chǎn)效率低,生產(chǎn)過(guò)程能耗加大.為此,筆者詳細(xì)介紹了通過(guò)焊接工藝條件的優(yōu)化及改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了采用非預(yù)熱方式對(duì)T2銅排進(jìn)行鎢極氬弧焊的工藝方法.

3、1T2純銅焊接性分析工業(yè)純銅rr2的化學(xué)成分及物理性能見文獻(xiàn)1.由于銅和鐵的物理性能有較大的差別,因而焊接性較差,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:收稿日期:20100114(1)散熱快,難熔合工業(yè)純銅rr2在20c【=時(shí)其熱導(dǎo)率是碳鋼的7倍,因此焊接時(shí)熱量散失大,焊接區(qū)母材與填充金屬很難熔合.極易造成未熔合及未熔透缺陷,這在導(dǎo)電用銅排焊縫中是不允許存在的.為此,焊前在母材焊接區(qū)域部位預(yù)熱要充分.還需采用較大功率的熱源.(2)裂紋傾向嚴(yán)重焊接時(shí),銅能與其中的雜質(zhì)生成熔點(diǎn)為270oC的(Cu+Bi)及熔點(diǎn)為326oC的(Cu+Pb)多種低熔點(diǎn)共晶.它們?cè)诮Y(jié)晶過(guò)程中都分布在晶界間或晶界處,表現(xiàn)出明顯的熱脆性

4、.在焊接應(yīng)力的作用下易造成熱裂紋缺陷.針對(duì)這些特點(diǎn).在制定焊接工藝時(shí)宜采用單層單道焊,避免焊縫多次受熱,提高焊接成功率2.(3)氣孑L傾向在銅焊接過(guò)程中,氣孑L是最易產(chǎn)生的焊接缺陷之一.氣體一方面來(lái)源于焊接過(guò)程中的冶金化學(xué)反應(yīng),還有少量是在焊接氣氛中卷入氣體;另一方面,在熔池冷卻和凝固過(guò)程中氣體溶解度下降,因銅的導(dǎo)熱性良好,熔池冷卻速度較快,極易產(chǎn)這些都是獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的前提和保證.6結(jié)論通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)暮附硬牧?焊接設(shè)備,確定合理的焊接工藝參數(shù),并對(duì)其進(jìn)行分析,改進(jìn)和研究.摸索出了某電池殼體新的焊接工藝.在使用新焊接工藝焊接的電池殼體中抽測(cè)了14只電池,分別進(jìn)行了沖擊,振動(dòng),高低溫,交變濕熱,離

5、心和低氣壓等環(huán)境試驗(yàn),所有抽測(cè)電池在激活過(guò)程中均未出現(xiàn)焊縫開裂現(xiàn)象,說(shuō)明焊接工藝改進(jìn)后,完全滿足了電池殼體的強(qiáng)度要求.參考文獻(xiàn):1張振友.自動(dòng)氬弧焊單面焊雙面成形技術(shù)與工裝J.航天制造技術(shù),2002,20(5):3537.2吳濤.手工氬弧焊打底,手工電弧焊蓋面的焊接方法在管道對(duì)接焊中的應(yīng)用J.石油化工應(yīng)用,2006,25(2):5153.40?工藝與新技術(shù)?焊接技術(shù)第39卷第6期2010年6月從上述4組焊接試驗(yàn)結(jié)果可知:第1組試驗(yàn)合格試樣9件;第2組試驗(yàn)合格試樣2件;第3組試驗(yàn)合格試樣4件;第4組試驗(yàn)合格試樣6件:所有試板上裂紋產(chǎn)生位置均為焊縫中心.通過(guò)第1組與第2組試驗(yàn)結(jié)果可以看出,采用小的

6、焊接電流情況下即1.2層焊接電流300A時(shí),預(yù)熱300進(jìn)行焊接,可以得到合格的焊縫,而不進(jìn)行高溫預(yù)熱則無(wú)法得到合格的焊縫.同時(shí)通過(guò)第3組與第4組試驗(yàn)結(jié)果可以看出.在不進(jìn)行高溫預(yù)熱的條件下進(jìn)行焊接時(shí),采用增大第1層焊縫的焊接電流即增大第1層焊縫的焊接熱輸入時(shí),可以提高焊件焊接時(shí)的溫度,從而降低冷卻速度,減小結(jié)晶熱裂紋產(chǎn)生的幾率,可以改善焊縫的焊接效果.而第2層焊縫仍采用較大的焊接電流焊接時(shí),由于焊縫產(chǎn)生的附加焊接應(yīng)力過(guò)大,焊縫結(jié)晶過(guò)程仍會(huì)增加焊接熱裂紋產(chǎn)生傾向.從以上4組對(duì)比試驗(yàn)可以得出,通過(guò)增大第1層焊縫的焊接電流即增加第1層的熱輸人,可以實(shí)現(xiàn)厚截面rI2銅排的非高溫預(yù)熱條件下的焊接,并可防止

7、第2層焊縫的焊接應(yīng)力過(guò)高;第2層焊縫的電流要低于第1層焊接電流.通過(guò)試驗(yàn)可知合理的焊接參數(shù)應(yīng)為:第1層焊接電流380A,第2層焊接電流300A.2.2焊接坡口形式對(duì)比試驗(yàn)通過(guò)改變焊接電流,可以達(dá)到非預(yù)熱條件下112銅排的焊接,但合格率僅60%,影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì).經(jīng)筆者分析可知試焊件的坡口角度均為6O.由于焊接坡口過(guò)小時(shí),焊接過(guò)程中產(chǎn)生的夾渣和結(jié)晶物不宜析出,會(huì)聚集在焊縫的中心處.在焊接應(yīng)力的作用下,會(huì)產(chǎn)生熱裂紋缺陷.而通過(guò)試焊的結(jié)果也可以看出,所有產(chǎn)生的裂紋缺陷分布位置均集中在焊縫中心,表明焊接坡口對(duì)焊接效果有直接影響.故在相同焊接工藝參數(shù)下,應(yīng)對(duì)焊接坡口進(jìn)行改進(jìn).筆者通過(guò)增大坡口角度,

8、驗(yàn)證是否達(dá)到在非預(yù)熱焊接條件下焊接裂紋可消除.本次試驗(yàn)共進(jìn)行4組,每組試板10件,T2銅板的厚度為8mm,規(guī)格為150mm200mm.焊接坡口角度分別為60.,70.,80.,90.第1層焊接電流為380A,第2層焊接電流300A,采用單層,單道焊接,共焊接2層.具體坡口形式如圖2所示.焊后對(duì)每組試板按ZBJ04005-1987標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探傷.生氣孔,所以焊接時(shí)應(yīng)降低熔池冷卻速度.2焊接工藝改進(jìn)試驗(yàn)為實(shí)現(xiàn)非高溫預(yù)熱的條件下T2銅排的焊接.需對(duì)原銅排的焊接電流,電弧電壓等工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,針對(duì)12銅排焊接特點(diǎn)制定焊接工藝改進(jìn)試驗(yàn)方案,進(jìn)行TIG對(duì)比焊接試驗(yàn).焊接試驗(yàn)用焊絲ERCu規(guī)格為.0mm,其

9、化學(xué)成分見表1,保護(hù)氣體為氬氣,氣體流量為15L/min.表1ERCu焊絲化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(%)2.1焊接參數(shù)對(duì)比試驗(yàn)焊接參數(shù)對(duì)比試驗(yàn),板材采用板厚為8mm的1,2銅板,規(guī)格為150mm200mm.焊接接頭坡口角度為60.,鈍邊為2mm,其坡口形式如圖1所示.焊接時(shí)采用單層,單道焊縫,共焊接2層.筆者進(jìn)行了4組參數(shù)對(duì)比試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證是否通過(guò)增大熱輸入即增大焊接電流,降低冷卻速度的方法可以實(shí)現(xiàn)不進(jìn)行高溫預(yù)熱進(jìn)行焊接.具體工藝參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果見表2.每組參數(shù)下各焊1O塊試板.焊前打磨清理焊接坡口,采用左向焊法,焊槍與焊縫中心線呈85o90.夾角,保持焊槍中心線和焊縫中心線重合,不進(jìn)行擺動(dòng).第

10、1層焊接完成后,采用鋼絲刷清理1次.以防止氧化物(CuO:)聚集產(chǎn)生夾渣等缺陷,焊后按ZBJ040051987標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行PT探傷.圖1焊接坡口形式殛尺寸表2不同焊接電流試焊結(jié)果試板試板試板試板試板試板試板試板試板試板組號(hào)工藝參數(shù)12345678910第1層:300A1第2層:300A合格合格合格裂紋合格合格合格合格合格合格焊前預(yù)熱300第1層:300A2裂紋裂紋裂紋裂紋合格裂紋合格裂紋裂紋裂紋第2層:300A第1層:380A3合格裂紋合格裂紋合格裂紋合格裂紋裂紋裂紋第2層:380A第1層:380A4合格裂紋合格裂紋合格合格裂紋合格裂紋合格第2層:300AWeldingTechnology?工藝與

11、新技術(shù)?4l一一圖2焊接坡口形式示意圖在相同工藝條件下,改變坡口角度的焊接試驗(yàn)結(jié)果見表3.表3不同坡口角度焊接試驗(yàn)結(jié)果坡口角度試板試板試板試板試板試板試板試板試板試板組號(hào)/(.)12345678910l60裂紋合格合格裂紋合格合格裂紋合格合格合格270合格裂紋合格合格合格裂紋合格裂紋合格合格380裂紋合格合格合格合格裂紋合格合格合格合格490合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格從表3試驗(yàn)結(jié)果可以看出,在相同工藝參數(shù)條件下,隨著坡口角度的增大.焊縫的合格率隨之提高,在坡El角度達(dá)到90.時(shí),焊縫合格率達(dá)到100%.增大焊接坡口角度可以減少T2焊接時(shí)發(fā)生熱裂紋的傾向.通過(guò)以上焊接試驗(yàn)可以得出,

12、鎢極氬弧焊焊接T2銅排時(shí),采用第1層焊接電流380A,第2層焊接電流300A,焊接坡口角度90.,可以不需高溫預(yù)熱.并且焊縫探傷合格率可達(dá)100%3焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)按以上焊接試驗(yàn)得到的合理工藝參數(shù).對(duì)焊件進(jìn)行焊接,并且焊后按鍋爐及壓力容器規(guī)范ASMEIX進(jìn)行焊接力學(xué)性能評(píng)定.3.1焊縫探傷檢查焊后對(duì)焊縫按ZBJ04005-1987I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行滲透探傷,經(jīng)檢查焊縫質(zhì)量合格,無(wú)裂紋,氣孑L等超標(biāo)缺陷,焊縫質(zhì)量?jī)?yōu)良3.2拉伸試驗(yàn)焊接接頭拉伸試驗(yàn)結(jié)果見表4.表4焊接接頭拉伸試驗(yàn)結(jié)果試樣極限總載荷抗拉強(qiáng)度/MPaI斷裂位置【1340225I母材2344226【母材由表4可以看出,按筆者所選的焊接工藝

13、參數(shù),不進(jìn)行高溫預(yù)熱焊接的T2銅排,2個(gè)試樣的斷裂位置均為母材,表明焊接接頭抗拉強(qiáng)度高于母材,并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)205MPa的使用要求.3.3彎曲試驗(yàn)焊接接頭彎曲試驗(yàn)結(jié)果見表5.表5焊接接頭彎曲試驗(yàn)結(jié)果彎曲類型試驗(yàn)結(jié)果面彎彎曲角度180.無(wú)裂紋面彎彎曲角度180.無(wú)裂紋背彎彎曲角度180o.無(wú)裂紋背彎彎曲角度180.無(wú)裂紋由表5可以看出.面彎及背彎試樣各2件均達(dá)到彎曲180.,并全部無(wú)裂紋,因此采用改進(jìn)后的焊接工藝焊接的厚截面T2銅排,焊接接頭的塑性良好.焊縫根部結(jié)合性能良好,焊接接頭使用性能也能達(dá)到要求.4結(jié)語(yǔ)通過(guò)對(duì)厚截面T2銅排焊接工藝改進(jìn)效果及焊接接頭力學(xué)性能測(cè)定結(jié)果可以得出,采用第1層焊接電流380A,第2層焊接電流300A,焊接坡口為90.的工藝,可實(shí)現(xiàn)厚截面T2銅排在非高溫預(yù)熱條件下進(jìn)行的鎢極氬弧焊焊接.應(yīng)用此方法進(jìn)行了后續(xù)機(jī)組產(chǎn)品的制作,焊接后產(chǎn)品經(jīng)檢驗(yàn)均無(wú)裂紋缺陷.通過(guò)批量產(chǎn)品的制作驗(yàn)證,改進(jìn)后的工藝是可行的.改善了操作作業(yè)環(huán)境,降低了生產(chǎn)成本及能耗.參考文獻(xiàn):1中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).焊接手冊(cè)(第2卷)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2001.2陳祝年.焊