雙面氬弧焊在鋁鎂合金焊接中的應(yīng)用

鐘愛民

【摘 要】合金材料無論是從外觀、質(zhì)量、還是抗腐蝕性以及經(jīng)濟(jì)方面，都具有純金屬類的材料無法比擬的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代生產(chǎn)中，鋁合金已成為了一種極其重要的材料，尤其是在石油化工行業(yè)聚丙烯聚乙烯的裝置中，鋁鎂合金常用于制作料倉，本文將從焊接方法與工藝兩個(gè)方面來進(jìn)行分析，提出一些焊接時(shí)應(yīng)該考慮的問題并提出解決方法。

【關(guān)鍵詞】雙面氬弧焊；鋁鎂合金；焊接工藝

眾所周知，鋁的密度很小，只有2.7g/cm3，是鋼、銅、黃銅密度的三分之一，鋼的密度是7.83g/cm3，銅的密度為8.9g/cm3，在化工石油產(chǎn)業(yè)中，鋁合金作為一種物優(yōu)價(jià)廉的原料，已經(jīng)得到了越來越廣泛的運(yùn)用，最常用的就是石油化工聚丙烯聚乙烯裝置中用于制作料倉這一用途。料倉是一種用來儲(chǔ)存固體松散物料的容器，與專門儲(chǔ)存氣體液體的容器不同，料倉的形狀要分為兩個(gè)部分，頂部是尖形或者拱形，倉筒是筒狀，而底部是殼錐體形。這是因?yàn)椴煌牧蠈?duì)制作工藝的要求也不盡相同，在用料、組裝、焊接、清洗上都要以材料的特殊性為基礎(chǔ)，對(duì)癥下藥。

1 鋁鎂合金在焊接時(shí)的特點(diǎn)

鋁鎂合金在正常狀態(tài)下并不會(huì)發(fā)生明顯的形狀變化，顏色也不會(huì)有太大的差別。但是在高溫條件下，鋁鎂合金的強(qiáng)度與可塑性都會(huì)變?nèi)?，在焊接這種高溫的條件下，很容易因?yàn)閺?qiáng)度低而被燒穿。再一點(diǎn)，鋁鎂合金的導(dǎo)熱功能較強(qiáng)，比熱容也相對(duì)較大，在焊接時(shí)，熱量就會(huì)迅速的傳開，蔓延到金屬基體的內(nèi)側(cè)，這樣的特性適合用集中能量且功率較大的焊接方法，在焊接前最好要進(jìn)行提前預(yù)熱。鋁鎂合金還有一個(gè)缺點(diǎn)，就是焊接時(shí)容易產(chǎn)生氧化反應(yīng)，容易在內(nèi)部形成氣孔影響制作效果，綜合上面的特點(diǎn)可以得出，要想保證設(shè)備質(zhì)量的精良，就必須要對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行把控。

2 焊接方法

不同的焊接方法焊接出來的產(chǎn)品質(zhì)量也不盡相同，既然鋁鎂合金有這樣的特性，那么在選擇焊接方法這一方面就需要做好選擇，以便產(chǎn)品質(zhì)量的改善，一下是常見的集中焊接方法：

2.1 手工鎢極氬弧焊（TIG）

這種焊接方式在焊接時(shí)熱效率不高，而且鎢極會(huì)受到電流的制約，再加上鋁鎂合金導(dǎo)熱率大的特點(diǎn)，會(huì)使厚度較大的焊接材料在操作過程中的熱量傳導(dǎo)加快，使焊接熱輸入值不夠。

2.2 半自動(dòng)熔化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG）

采用這種焊接方式，直流反接焊接，可以產(chǎn)生效果良好的陰極霧化效果，這種效果可以安全高效的去除在焊接過程中鋁鎂合金表面產(chǎn)生的氧化膜，保持鋁鎂合金的質(zhì)量與外觀，也提高了接頭焊接質(zhì)量，提高焊接效率到一倍以上。

2.3 焊接料倉立縫和環(huán)縫兩人雙面同步氬弧焊技術(shù)

手工TIG和半自動(dòng)MIG相結(jié)合的焊接技術(shù)，將傳統(tǒng)單一形式的手工TIG焊接技術(shù)單面焊接背面保護(hù)的傳統(tǒng)方法大大地簡化，提高了焊接的效率。

3 焊接工藝

鋁鎂合金焊接的操作性向來較差，在焊接的過程中極易出現(xiàn)氣泡還有因高溫產(chǎn)生的變形、熱裂紋等，這是因?yàn)殇X鎂合金的性質(zhì)決定的，所以只能從技術(shù)上解決這些難題。

3.1 坡口清理

要先把引弧、熄弧板，引弧和熄弧板要選用和主體同材質(zhì)的鋁合金進(jìn)行焊縫。破口的加工要和焊件一致，在坡口兩側(cè)的50mm以內(nèi)的范圍用丙酮將其油垢與污物打理干凈還要用不銹鋼絲輪或者銅絲輪將坡口的氧化層清理干凈，氧化層一般會(huì)出現(xiàn)在坡口和兩側(cè)30mm左右處，如果材料出現(xiàn)了嚴(yán)重的氧化就要用銼刀將氧化的區(qū)域全部打磨干凈，或者用砂輪打磨機(jī)將材料打磨出金屬光澤，邊緣處不要有毛刺，必須要保持光滑。

3.2 焊絲清理

丙酮可以用來清除油垢，在焊接過程中，最好先用丙酮進(jìn)行清油處理，然后用砂紙將氧化層打磨掉，當(dāng)然也可以用化學(xué)方法進(jìn)行氧化膜清理，清理方法如下：先將5%-10%的氫氧化鈉溶液加熱至50-60攝氏度，用溶液清洗焊絲四至五分鐘左右，然后在室溫下使用25%-30%的HNO3溶液進(jìn)行中和與鈍化處理，處理后等待一到三分鐘，用溫水將溶液洗凈，最后用烘干箱進(jìn)行干燥處理，烘干箱的溫度設(shè)置到150攝氏度左右，如果焊絲已經(jīng)經(jīng)過鈍化處理了就要在真空環(huán)境下進(jìn)行儲(chǔ)存，這樣使用前就不需要進(jìn)行二次清洗。氬氣純度要選用99.96%的且含水量要不高于50mg/m3。

3.3 反變形卡具

由于鋁鎂合金在加熱的過程中會(huì)失去硬度與耐性，會(huì)導(dǎo)致變形，所以在焊接的過程中，為了防止變形可以在鋁合金板材坡口處安裝反變形卡具，可以減少變形發(fā)生；如果焊接過程中板材變形的程度較大，可能會(huì)發(fā)生點(diǎn)固焊崩開的現(xiàn)象，為了防止這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，可以先進(jìn)行粗點(diǎn)再加點(diǎn)成密集點(diǎn)焊。而且在輸了焊縫兩端的點(diǎn)固焊之外還要在每米的焊縫進(jìn)行五處每處不小于50mm的電焊。

3.4 焊接操作

在進(jìn)行雙面氬弧焊中要將兩把焊槍保持同步且對(duì)準(zhǔn)同一個(gè)熔池進(jìn)行焊接，在這種情況下，熔池會(huì)一直處在氬氣的保護(hù)中，外界雜質(zhì)氣體無法進(jìn)入，且兩側(cè)電弧也進(jìn)行了一定的攪拌作用，會(huì)將熔池內(nèi)的雜物與雜氣排除分離，保障物質(zhì)的純粹，在焊接過程中兩把焊槍要把參數(shù)調(diào)到一致。雙面焊不能缺少砂輪清根這一步，手工氬弧焊焊死也不能脫離氬氣保護(hù)的范圍，否則會(huì)造成雜質(zhì)入侵發(fā)生影響最終效果的化學(xué)反應(yīng)，造成板材焊接不穩(wěn)定出現(xiàn)裂縫或者氣孔等問題。在填充焊絲時(shí)焊時(shí)，要使焊絲與工作平臺(tái)的之間的夾角達(dá)到最小化，通常來說10度的角度是正常的，這是為了保障電弧與氬氣的穩(wěn)定性和純凈，避免出現(xiàn)失誤。還要使焊槍與焊縫間的夾角在80到90之間，這是在焊接過程中氣流通暢不會(huì)紊亂的基礎(chǔ)，與此同時(shí)還能使氣體保持純凈，不會(huì)有雜質(zhì)進(jìn)入。在送絲時(shí)要注意，送絲的位置要在鎢極的前方，填充焊絲要一邊熔化一邊推送。只有這樣，熔池中熔化了的填充金屬才能夠完整的和基體金屬相結(jié)合，此外在推送焊絲的過程中要干凈利索不可拖泥帶水，否則高溫情況下會(huì)極易造成焊絲前端出現(xiàn)氧化膜，因此在這種情況下會(huì)使基體金屬內(nèi)部出現(xiàn)雜質(zhì)，金屬不純，就會(huì)導(dǎo)致兼容性出現(xiàn)問題。如果發(fā)現(xiàn)有這種情況發(fā)生，就要立刻將熔入雜質(zhì)的部分剔除出來，等到所有雜質(zhì)清除之后才能夠再次進(jìn)行電焊操作。最重要的一點(diǎn)，要?jiǎng)?wù)必保持焊接現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的干燥，不可濕氣重，會(huì)導(dǎo)致水分侵入金屬造成高溫條件下發(fā)生不可控的失誤，也要做好防風(fēng)工作。

3.5 焊接操作

焊接時(shí)要講焊縫分為三段，在焊接各段焊縫時(shí)要注意從下往上進(jìn)行焊接，脹圈要和筒內(nèi)側(cè)的環(huán)縫上緣相貼，一條環(huán)縫中最少要安排四隊(duì)焊工沿著環(huán)縫圓分布，這四對(duì)焊工要掌握好焊接時(shí)的速度、下手的時(shí)機(jī)、焊接時(shí)的方向，力爭(zhēng)全部整齊劃一，每根焊絲的長度為1000mm左右，進(jìn)行完一根焊絲時(shí)要進(jìn)行退焊。如果是手工鎢極氬弧焊的電壓，要是沒有發(fā)生過電路短路就要采用短弧焊接。除此之外，在一切焊接工作都完成以后還要進(jìn)行最后的打磨，磨掉料倉底部、筒體以及錐底內(nèi)側(cè)焊縫會(huì)出現(xiàn)的毛刺。

4 焊后檢驗(yàn)

鋁鎂合金的焊接接頭如果是用雙面氬弧焊完成的，要經(jīng)過外觀的檢查，看是否產(chǎn)生了氣孔、熱裂紋、飛濺，或者是焊縫表面活著周邊有沒有尚未打磨光滑的毛刺，焊縫是否均勻?qū)ΨQ。將材料的外觀打理好之后，進(jìn)行無損檢查。只要表面無氣孔等外觀問題，表層光滑，棱角值2mm以下，進(jìn)行煤油試漏以及氣密性試驗(yàn)都沒有發(fā)現(xiàn)什么問題，就可以稱之為沒有焊接缺陷的作品。

在進(jìn)行鋁鎂合金的焊接工作中，雙面氬弧焊可以進(jìn)行高效迅速的焊接工藝，特殊的工藝能夠保證鋁鎂合金在焊接過程中保持其特質(zhì)，不會(huì)因高溫而變形，不僅美觀，也會(huì)保障其堅(jiān)韌性，采用雙面氬弧焊焊接技術(shù)能夠保證焊接質(zhì)量，降低作業(yè)成本，使焊接材料與基體金屬更加完美的契合。

【參考文獻(xiàn)】

[1]曾樂.現(xiàn)代焊接技術(shù)手冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1996.

[責(zé)任編輯：李書培]