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)加工汽車前軸主銷孔兩端面機(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)策略對汽車企業(yè)實(shí)現(xiàn)虛擬裝配的思考刀具管理及其在汽車制造業(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)用針對目前國內(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。對大截面紫銅母線的焊接就國內(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，國內(nèi)尚未有焊接大截面、大長度母線的介紹。鎢極氬弧焊從目前國內(nèi)的規(guī)范顯示，僅適用于δ＜12的銅母線焊接，對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，我們借鑒國內(nèi)、國外經(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)熱量迅速從加熱區(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)熱前組對間隙宜為4 mm～5 mm。
　　2)組對前，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)紅外測溫槍測試)，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)焊槍應(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度，弧長一般控制在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，并不宜過長停留。
　　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8t 1臺(tái)倒鏈2t 2個(gè)紅外測溫槍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)場試焊后，確定作業(yè)指導(dǎo)書。
　　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、無缺陷后，進(jìn)行X射線照相，經(jīng)檢驗(yàn)無夾渣缺陷，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試法，測定結(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焊工的強(qiáng)烈輔射，且適應(yīng)場所更大，對難于采用爐子加熱的場所用大焊炬氣焊加熱后，也可順利施焊，同時(shí)對母線與導(dǎo)電片(角焊縫)、母線的軟連接(對接縫)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；相對于埋弧焊接，氬弧焊更易于使焊工掌握，且更適用于現(xiàn)場的窄幅、大長度母線焊接；相對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T1，截面為300mm×16mm，200mm×12mm，200mm×28mm不等，單根母線長達(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，對其試件測試，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)鎢極氬弧焊接對大截面紫銅母線來說是一種預(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使用焊粉、保證層間溫度仍難以消除，從理論上講，可通過控制氬氣及周圍環(huán)境中的氫、氮的含量來消除氣孔，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?、氣體來不及析出造成。故宜接長焊條、每層連續(xù)焊完。
　　3)對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。