大截面紫銅母線鎢極氬弧焊焊接工藝
2008年11月19日 10:15 6211次瀏覽 來(lái)源: 中國(guó)有色網(wǎng) 分類: 鎢
大截面紫銅母線鎢極氬弧焊焊接工藝摘要:如何進(jìn)行數(shù)控教學(xué)“產(chǎn)學(xué)研”快走絲線切割導(dǎo)輪組裝與拆卸用自制專機(jī)加工汽車(chē)前軸主銷(xiāo)孔兩端面機(jī)械零件的損壞原因及處理方法拉刀容屑槽的設(shè)計(jì)與刃磨日本森精機(jī)研制開(kāi)發(fā)出最新機(jī)床控制功能NZ514生鐵斷裂機(jī)操作規(guī)程PLC控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)設(shè)計(jì)策略對(duì)汽車(chē)企業(yè)實(shí)現(xiàn)虛擬裝配的思考刀具管理及其在汽車(chē)制造業(yè)中的應(yīng)用新品電控共軌柴油機(jī)在一汽錫柴機(jī)床工具行業(yè):今年增幅三成明年行情看好基于PC104總線的嵌入式溫度控制系統(tǒng)氮化碳超硬涂層技術(shù)的應(yīng)用針對(duì)目前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的性能分析鑲嵌軸承彈簧處理工藝火箭上的攪拌摩擦焊技術(shù)-Boeing參數(shù)化設(shè)計(jì)在二維CAD中的應(yīng)用為工模具制造的高速加工選擇機(jī)床[標(biāo)簽:tag]摘要:采用水冷式鎢極氬弧焊工藝,成功地實(shí)現(xiàn)了大截面紫銅母線的焊接。施工及裝置運(yùn)行表明,該工藝克服了傳統(tǒng)舊的“碳弧焊”工藝易使焊工中毒、焊縫易滲碳、塑性差、電阻大的缺點(diǎn),具有焊接質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、安全和施工成本較低等優(yōu)點(diǎn)。銅母線的連接在電站、冶金.
摘要:采用水冷式鎢極氬弧焊工藝,成功地實(shí)現(xiàn)了大截面紫銅母線的焊接。施工及裝置運(yùn)行表明,該工藝克服了傳統(tǒng)舊的“碳弧焊”工藝易使焊工中毒、焊縫易滲碳、塑性差、電阻大的缺點(diǎn),具有焊接質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、安全和施工成本較低等優(yōu)點(diǎn)。
銅母線的連接在電站、冶金裝置中經(jīng)常遇到,其連接方式有夾接法(螺柱緊固)、焊接法等。對(duì)大截面紫銅母線的焊接就國(guó)內(nèi)目前的資料顯示,有碳弧焊、埋弧焊及鎢極氬弧焊幾種。碳弧焊預(yù)熱溫度較高,須保證焊口母材溫度750℃以上,焊縫外觀成形一般,且高溫產(chǎn)生的Cu2O蒸汽易使焊工中毒,同時(shí)易引起滲碳,塑性較差,電阻率較大。埋弧焊預(yù)熱溫度稍低,約500℃左右,質(zhì)量較穩(wěn)定,但電流、電壓稍高,分別為750 A~800 A、40 V~50 V左右,且焊劑用量較大,國(guó)內(nèi)尚未有焊接大截面、大長(zhǎng)度母線的介紹。鎢極氬弧焊從目前國(guó)內(nèi)的規(guī)范顯示,僅適用于δ<12的銅母線焊接,對(duì)δ>12的單面V形坡口的紫銅母線焊接則指導(dǎo)性不強(qiáng)。
在商洛煉鋅廠兩套15 000噸/年電解鋅裝置中,設(shè)計(jì)要求采用焊接連接法,但未明確焊接工藝及方法。在充分考慮改善焊縫質(zhì)量、勞動(dòng)環(huán)境的基礎(chǔ)上,我們借鑒國(guó)內(nèi)、國(guó)外經(jīng)驗(yàn),采用了在預(yù)熱條件下的水冷式鎢極氬弧焊工藝,焊縫外觀成型良好,內(nèi)在質(zhì)量保證Ⅱ級(jí)合格,基本解決了銅焊接中普遍存在的夾渣、氣孔缺陷,成功地完成了該工程的安裝任務(wù)。
1紫銅的可焊性
該工程所用銅為含氧銅T1,其雜質(zhì)總含量0.05,其中氧為0.02,其物理性能如表1所示。
表1含氧銅T1的物理性能表
指標(biāo)指標(biāo)值指標(biāo)指標(biāo)值晶格類型面心立方晶格導(dǎo)熱系數(shù)386.4W/(m·k)熔點(diǎn)1083℃線脹系數(shù)16.5×10-6K-1沸點(diǎn)2580℃電阻率168×10-10Ω·m密度8.96kg/cm3
紫銅的導(dǎo)熱系數(shù)20℃時(shí)比鐵大7倍,1 000℃時(shí)大11倍多,焊接時(shí)熱量迅速?gòu)募訜釁^(qū)傳導(dǎo)出去,使母材與填充金屬難以融合,因此焊接時(shí)須采用大功率熱源并采取預(yù)熱,施焊時(shí)才易形成熔池。
T1的線脹系數(shù)比鐵大15%,為避免近縫區(qū)產(chǎn)生襲紋,保證焊接時(shí)間隙,故組對(duì)時(shí)應(yīng)保證足夠的間隙;同時(shí)其收縮率比鐵大1倍以上,為防止熔池由液相變?yōu)楣虘B(tài)時(shí),層間溫度差較大形成襲紋,故施焊時(shí)應(yīng)保證層間溫度。
含氧銅焊接時(shí)極易形成氣孔,其產(chǎn)生原因主要為氧和水汽,其中氧形成反應(yīng)氣孔,水汽產(chǎn)生擴(kuò)散氣孔,故須采取焊粉脫氧及緩冷等措施。
為防止出現(xiàn)富鉛或富鉍的低熔點(diǎn)共晶,焊后應(yīng)采取水潤(rùn)法快速冷切,錘擊減應(yīng)。
為保證焊縫根部成型及收弧處接頭平滑、減少熱量損失,施焊時(shí)應(yīng)制備石墨墊板、擋板及堵塊。
2焊前準(zhǔn)備
2.1工器具的準(zhǔn)備
1)制作焦碳加熱爐。
2)準(zhǔn)備石墨墊板。
3)準(zhǔn)備石墨擋板與堵塊各2塊。
4)絕熱材料選用石棉被。
2.2組對(duì)及預(yù)熱
1)坡口采用刨床加工,為單面V形,坡口角度55°±5°,鈍邊1 mm,預(yù)熱前組對(duì)間隙宜為4 mm~5 mm。
2)組對(duì)前,采用磨光機(jī)處理坡口側(cè)50 mm范圍內(nèi)保護(hù)層至露出金屬光澤為止。
1-母線;2-石墨墊板;3-焦碳爐;
4-鼓風(fēng)機(jī);5-石棉被;6-擋板
3焊接工藝
3.1焊機(jī)及焊材的選取
1)焊機(jī)選用2臺(tái)Z630焊機(jī),并聯(lián),正極性接法,保證電流平穩(wěn),焊槍為500 A。
2)焊絲選用Φ6紫銅焊絲,并在焊接前用砂紙打磨,焊劑選用氣劑301。
3.2預(yù)熱
預(yù)熱采用焦碳爐持續(xù)加熱至350℃~600℃后(采取遠(yuǎn)紅外測(cè)溫槍測(cè)試),用石棉被包裹焊縫兩邊400 mm寬范圍后,關(guān)掉鼓風(fēng)機(jī),保證加熱爐繼續(xù)加熱。此時(shí),組對(duì)間隙因膨脹縮為2mm~3mm,在焊縫區(qū)均勻撒上氣劑301后,可以施焊。
3.3焊接工藝參數(shù)
焊接工藝參數(shù)如表2所示。
表2焊接工藝參數(shù)
焊接層數(shù)電流電壓鎢極焊絲氬氣流量打底350 A 20 VΦ6鈰鎢極Φ6 15~17(L/min)填充蓋面400 A 20 VΦ6鈰鎢極Φ6 15~17(L/min)
焊接時(shí),采用左焊法,為減少氧化,焊接速度應(yīng)快。為便于觀察熔池及填加焊絲,焊槍與工件夾角宜為75℃~85℃,焊絲與焊件間夾角為10°~20°,操作時(shí)焊槍?xiě)?yīng)均勻、平穩(wěn)地向前作直線運(yùn)動(dòng),并保持恒定的電弧長(zhǎng)度,弧長(zhǎng)一般控制在2mm~4mm,當(dāng)填充或蓋面時(shí),焊絲應(yīng)做輕微橫向擺,在接頭填滿后,逐漸拉長(zhǎng)電弧滅弧。
層間焊接時(shí),應(yīng)持續(xù)保證焊縫區(qū)溫度350℃~600℃左右,并不宜過(guò)長(zhǎng)停留。
300×16紫銅板焊接,從加熱至焊接完畢,一般需40 min左右,施焊時(shí)間僅為10 min。
4焊后處理
1)焊后應(yīng)采取水潤(rùn)法快速冷切,錘擊減應(yīng),防止出現(xiàn)低熔點(diǎn)共晶,增加銅母線韌性。
2)冷卻后用鋼絲刷清理熔渣,并酸洗清除焊縫熱影響區(qū)氧化層。
3)對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查。
5機(jī)具設(shè)備
焊接機(jī)具準(zhǔn)備如下。
焊機(jī)Z630 2臺(tái)并聯(lián)焊槍500 A水冷式氬弧焊把1把等離子切割機(jī)Z200 1臺(tái)空壓機(jī) 1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)200ω1臺(tái)爐子400×5002臺(tái)石墨板δ20 20道口/1塊吊車(chē)8t 1臺(tái)倒鏈2t 2個(gè)紅外測(cè)溫槍M130T 1個(gè)防輔射勞保服 2套
6勞動(dòng)力組織
焊工2名鉚工2名司爐工1名等離子切割機(jī)操作工1名技術(shù)員1名
7質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)
7.1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
對(duì)接接頭表面質(zhì)量按HGJ223-1992執(zhí)行,內(nèi)在質(zhì)量執(zhí)行JB4730-1994Ⅱ級(jí)合格,電阻率采取雙臂電橋測(cè)試法,應(yīng)符合GBJ149-1990。
7.2質(zhì)量保證措施
1)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定,并依評(píng)定現(xiàn)場(chǎng)試焊后,確定作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。
2)焊工經(jīng)培訓(xùn)合格后方能上崗。
3)焊機(jī)及氬氣瓶上的計(jì)量器具必須在校驗(yàn)周期內(nèi),指示準(zhǔn)確。
4)嚴(yán)格工序交接檢查制度,不合格部份必須處理后,方能進(jìn)行下道工序。
8焊接質(zhì)量
用于工藝試驗(yàn)的兩塊300×200試件,經(jīng)外觀檢查、著色顯示熔合良好、無(wú)缺陷后,進(jìn)行X射線照相,經(jīng)檢驗(yàn)無(wú)夾渣缺陷,僅有一處氣孔,依JB4730-1994評(píng)定Ⅱ級(jí)合格。然后,制取試,進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果符合HGJ223-1992要求,電阻率采用雙臂電橋測(cè)試法,測(cè)定結(jié)果最大電阻率0.015Ωmm2/m,符合GBJ149-1990要求。
9經(jīng)濟(jì)效益分析
采用該焊接工藝后,焊縫外觀成型良好,質(zhì)量得到保證,避免了碳弧焊高溫對(duì)焊工的強(qiáng)烈輔射,且適應(yīng)場(chǎng)所更大,對(duì)難于采用爐子加熱的場(chǎng)所用大焊炬氣焊加熱后,也可順利施焊,同時(shí)對(duì)母線與導(dǎo)電片(角焊縫)、母線的軟連接(對(duì)接縫)等各類型式的接頭,也可在其指導(dǎo)下成功焊接,適用范圍更廣。
相對(duì)于碳弧焊接,氬弧焊接電阻率更低,焊縫氣孔更少,質(zhì)量更穩(wěn)定;相對(duì)于埋弧焊接,氬弧焊更易于使焊工掌握,且更適用于現(xiàn)場(chǎng)的窄幅、大長(zhǎng)度母線焊接;相對(duì)于原母線采取的夾接連接,氬弧焊后母線的耗電更少,商煉一期裝置投產(chǎn)表明,其每生產(chǎn)1噸電解鋅片比原省電60度,年可減少成本支出45萬(wàn)元左右,經(jīng)濟(jì)效益明顯。
10工程應(yīng)用實(shí)例
陜西鋅業(yè)公司商洛煉鋅廠2套15 000噸/年電解鋅工程中有80多噸紫銅母線,材質(zhì)為T(mén)1,截面為300mm×16mm,200mm×12mm,200mm×28mm不等,單根母線長(zhǎng)達(dá)17m,并有部分導(dǎo)電片(250mm×12mm,間距62mm)與母線的角連接、鑲嵌連接,設(shè)計(jì)要求均為焊接。我們采用預(yù)熱條件下的氬弧焊接,焊縫外觀成型良好,對(duì)其試件測(cè)試,接頭內(nèi)在質(zhì)量、機(jī)械性能及電阻率等技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)規(guī)定,每套裝置焊接工期僅為25天,提前完成任務(wù),保證了該廠的順利投產(chǎn)。
11結(jié)論
1)鎢極氬弧焊接對(duì)大截面紫銅母線來(lái)說(shuō)是一種預(yù)熱溫度較低、焊接質(zhì)量穩(wěn)定、操作方便、施焊環(huán)境較好的方法,對(duì)δ>12mm的銅及其合金焊接具有一定的指導(dǎo)作用。但含氧銅焊接中普遍存在氣孔通過(guò)使用焊粉、保證層間溫度仍難以消除,從理論上講,可通過(guò)控制氬氣及周?chē)h(huán)境中的氫、氮的含量來(lái)消除氣孔,但在實(shí)際中很難達(dá)到。
2)氣孔產(chǎn)生的部位主要是焊接接頭處,其原因?yàn)橄ɑ『鬁囟冉档汀怏w來(lái)不及析出造成。故宜接長(zhǎng)焊條、每層連續(xù)焊完。
3)對(duì)不同截面的紫銅母線角連接、軟連接、鑲嵌連接,其預(yù)熱溫度及工藝參數(shù)與對(duì)接時(shí)參數(shù)差別不大,宜根據(jù)截面大小及接頭型式采取適當(dāng)?shù)念A(yù)熱方法(如船形焊)進(jìn)行焊接。
責(zé)任編輯:kitty
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