[发明专利]水平敷设大截面铝母线焊接施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，具体为水平敷设大截面铝母线焊接施工方法，主要应用在铝或金属镁生产企业大截面铝母线水平焊接及相关的大截面铝母线水平焊接施工过程中。

背景技术

纯铝的熔点较低，只有熔点660.37°C，沸点2467°C，密度2.702克/厘米、铝为面心立方结构，有较好的导电性和导热性；纯铝较软。加热熔化时没有明显的颜色变化，焊接时极易造成塌陷和下漏，铝焊接后，其焊缝熔合区和热影响区会出现软化， 因此,铝的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法。铝热导率大(约为钢的4倍) ,相同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大2～4倍，所以需要采用电流密度大，热量集中，的焊接工艺。

铝的焊接极易产生气孔，主要是氢致气孔。焊接时液态铝可溶解大量的氢气，因此氢在焊接熔池快速冷却、凝固结晶时，来不及逸出就会在焊缝中形成气孔。焊缝易出现结晶裂纹，即热裂纹。铝在高温下强度低、塑性差，但膨胀系数和结晶收缩率却比钢材大一倍。焊接过程中会产生较大的热应力和变形，在脆性温度区易产生结晶热裂纹。一般随着其化学成分中Mg、Cu、Si含量的增加，其热裂纹倾向也增大。

高效化是当前焊接技术的发展方向。要实现高效化焊接，措施之一就是提高焊接速度，由于提高焊接速度易产生未焊透、焊道不连续、咬边等缺陷，因而通常熔化极气体保护焊的焊速只为0.4-0.5m/min；措施之二是提高焊丝熔敷率，在一般MIG焊时,往往在提高焊丝熔敷率的同时也意味着热输入的增加，从而引起焊接变形和热裂纹等问题。

发明内容

为了解决大截面铝母线焊接时易出现的焊接变形和热裂纹，提高焊接效率，本发明提供一种水平敷设大截面铝母线焊接施工方法。

解决上述问题，本发明采用的技术方案是：将需要焊接的铝母线组对固定后放置于一个带有加热器的焊接熔池结晶槽内，采用半自动熔化极MIG双脉冲氩弧焊焊接的同时将铝条做为填充焊接材料直接插入熔池焊接，焊接开始前，对母线焊接部位两端进行预热，预热温度为150—250℃，焊接过程中如终保持铝母线焊接部位温度在150—250℃范围内。

由于铝的熔点比较低（660.37°C），利用熔池多余的热量来熔化填充焊接材料，填充焊接材料和焊丝同时在熔池结晶槽内冷却结晶成形，在普通MIG焊接条件下，焊丝氧化膜的影响更为主要，减少熔池存在时间，难以有效地防止焊丝氧化膜分解出来的氢向侵入熔池。因此，一般希望增加溶池存在时间长以利气泡逸出。本发明在焊接开始前，对母线焊接部位两端处进行预热，预热温度为150—250℃，焊接过程中始终保持母线焊接部位在温度范围150℃—250℃内，以利于气体逸出，减少焊缝的气孔生成。

为了保持结晶槽内的温度，结晶槽槽体内侧固定有氧化铝纤维毡，氧化铝纤维毡内侧设有一组电加热器，电加热器的内侧设有石墨垫片层。使用结晶槽的另一个优点是在结晶槽内进行焊接和填充焊接材料，氩气在结晶槽中形成了一个保护环境，熔化的焊接材料不会氧化有利于焊接的进行。

待焊接的铝母线对接坡口采用根部为V形坡、坡口为U形坡的形状，V形坡口角度a为60°～80°，U形坡口角度b为70°～80°，降低要焊接时坡口的间隙减少焊接材料充填量和焊接工作量。

铝母线组对固定时，仅固定组对后的铝母线一侧，另一侧与千斤顶连接，其目的是用液压千斤顶施加一个指向焊口方向的压力以补偿收缩。

与现有技术相比，本发明采用的方法使填充焊接材料和焊丝同时在熔池结晶槽内冷却结晶成形，增加熔敷率，填充焊接材料可降低熔池温度并提高焊接速度，减少焊接变形和热裂纹，节约焊接材料，改善劳动条件，提高生产效率和焊接质量。采用结晶槽在焊接过程中对焊接部位进行加热，减少了焊缝的气孔生成，有利于减少焊接变形和热裂纹。

附图说明

图1为结晶槽的结构示意图。

图2为铝母线对接坡口示意图。

图中，1－铝母线，2－铝条，3－氧化铝纤维毡，4－电加热器，5－石墨垫片层，6－焊丝。

具体实施方式

本发明所述的一种水平敷设大截面铝母线焊接施工方法，将需要焊接的铝母线1组对固定后放置于一个带有加热器的焊接熔池结晶槽内，采用半自动熔化极MIG双脉冲氩弧焊焊接的同时将铝条2做为填充焊接材料直接插入熔池焊接，焊接开始前，对母线焊接部位两端进行预热，预热温度为150—250℃，焊接过程中如终保持铝母线1焊接部位温度在150—250℃范围内。