[doc] 磁极线圈铜排钨极氩弧焊焊接工艺改进.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流doc 磁极线圈铜排钨极氩弧焊焊接工艺改进.精品文档.磁极线圈铜排钨极氩弧焊焊接工艺改进We1dingTechno1oV01.39No.6Jun.2010?工艺与新技术?39文章编号:1002025X(2010)06003903磁极线圈铜排钨极氩弧焊焊接工艺改进肖凌(东芝水电设备(杭州)有限公司,浙江杭州311504)摘要:通过对1,2纯铜进行焊接性分析,对厚截面磁极线圈T2铜排的rig焊X-r-艺进行合理的改进.通过改进,实现了厚截面T2铜排不需高温预热就可进行TIG焊接.并经外观检查,渗透探伤及力学性能检验,各项指标均合格,达到标准要求.关键词:T2铜排;TIG焊接:工艺改进中图分类号:TG444.74文献标志码:BT2铜排连接在发电设备及冶金装置中被大量应用,其主要连接方式有螺栓紧固连接,焊接等.目前发电设备中I2铜排的连接方法主要以焊接为主.T2铜排的焊接操作方法主要有火焰钎焊,碳弧焊,埋弧焊,钨极氩弧焊及中频电阻焊等.但对于厚截面q2铜排的焊接,目前较适合并且应用比较广泛的焊接方法是钨极氩弧焊,其焊接时均需高温预热300以上,故导致焊工操作环境恶劣,生产效率低,生产过程能耗加大.为此,笔者详细介绍了通过焊接工艺条件的优化及改进,实现了采用非预热方式对T2铜排进行钨极氩弧焊的工艺方法.1T2纯铜焊接性分析工业纯铜rr2的化学成分及物理性能见文献1.由于铜和铁的物理性能有较大的差别,因而焊接性较差,主要体现在以下几个方面:收稿日期:20100114(1)散热快,难熔合工业纯铜rr2在20c【=时其热导率是碳钢的7倍,因此焊接时热量散失大,焊接区母材与填充金属很难熔合.极易造成未熔合及未熔透缺陷,这在导电用铜排焊缝中是不允许存在的.为此,焊前在母材焊接区域部位预热要充分.还需采用较大功率的热源.(2)裂纹倾向严重焊接时,铜能与其中的杂质生成熔点为270oC的(Cu+Bi)及熔点为326oC的(Cu+Pb)多种低熔点共晶.它们在结晶过程中都分布在晶界间或晶界处,表现出明显的热脆性.在焊接应力的作用下易造成热裂纹缺陷.针对这些特点.在制定焊接工艺时宜采用单层单道焊,避免焊缝多次受热,提高焊接成功率2.(3)气孑L倾向在铜焊接过程中,气孑L是最易产生的焊接缺陷之一.气体一方面来源于焊接过程中的冶金化学反应,还有少量是在焊接气氛中卷入气体;另一方面,在熔池冷却和凝固过程中气体溶解度下降,因铜的导热性良好,熔池冷却速度较快,极易产这些都是获得优质焊缝的前提和保证.6结论通过选择适当的焊接材料,焊接设备,确定合理的焊接工艺参数,并对其进行分析,改进和研究.摸索出了某电池壳体新的焊接工艺.在使用新焊接工艺焊接的电池壳体中抽测了14只电池,分别进行了冲击,振动,高低温,交变湿热,离心和低气压等环境试验,所有抽测电池在激活过程中均未出现焊缝开裂现象,说明焊接工艺改进后,完全满足了电池壳体的强度要求.参考文献:1张振友.自动氩弧焊单面焊双面成形技术与工装J.航天制造技术,2002,20(5):3537.2吴涛.手工氩弧焊打底,手工电弧焊盖面的焊接方法在管道对接焊中的应用J.石油化工应用,2006,25(2):5153.40?工艺与新技术?焊接技术第39卷第6期2010年6月从上述4组焊接试验结果可知:第1组试验合格试样9件;第2组试验合格试样2件;第3组试验合格试样4件;第4组试验合格试样6件:所有试板上裂纹产生位置均为焊缝中心.通过第1组与第2组试验结果可以看出,采用小的焊接电流情况下即1.2层焊接电流300A时,预热300进行焊接,可以得到合格的焊缝,而不进行高温预热则无法得到合格的焊缝.同时通过第3组与第4组试验结果可以看出.在不进行高温预热的条件下进行焊接时,采用增大第1层焊缝的焊接电流即增大第1层焊缝的焊接热输入时,可以提高焊件焊接时的温度,从而降低冷却速度,减小结晶热裂纹产生的几率,可以改善焊缝的焊接效果.而第2层焊缝仍采用较大的焊接电流焊接时,由于焊缝产生的附加焊接应力过大,焊缝结晶过程仍会增加焊接热裂纹产生倾向.从以上4组对比试验可以得出,通过增大第1层焊缝的焊接电流即增加第1层的热输人,可以实现厚截面rI2铜排的非高温预热条件下的焊接,并可防止第2层焊缝的焊接应力过高;第2层焊缝的电流要低于第1层焊接电流.通过试验可知合理的焊接参数应为:第1层焊接电流380A,第2层焊接电流300A.2.2焊接坡口形式对比试验通过改变焊接电流,可以达到非预热条件下112铜排的焊接,但合格率仅60%,影响生产效率和产品品质.经笔者分析可知试焊件的坡口角度均为6O.由于焊接坡口过小时,焊接过程中产生的夹渣和结晶物不宜析出,会聚集在焊缝的中心处.在焊接应力的作用下,会产生热裂纹缺陷.而通过试焊的结果也可以看出,所有产生的裂纹缺陷分布位置均集中在焊缝中心,表明焊接坡口对焊接效果有直接影响.故在相同焊接工艺参数下,应对焊接坡口进行改进.笔者通过增大坡口角度,验证是否达到在非预热焊接条件下焊接裂纹可消除.本次试验共进行4组,每组试板10件,T2铜板的厚度为8mm,规格为150mm200mm.焊接坡口角度分别为60.,70.,80.,90.第1层焊接电流为380A,第2层焊接电流300A,采用单层,单道焊接,共焊接2层.具体坡口形式如图2所示.焊后对每组试板按ZBJ04005-1987标准进行探伤.生气孔,所以焊接时应降低熔池冷却速度.2焊接工艺改进试验为实现非高温预热的条件下T2铜排的焊接.需对原铜排的焊接电流,电弧电压等工艺参数进行优化,针对12铜排焊接特点制定焊接工艺改进试验方案,进行TIG对比焊接试验.焊接试验用焊丝ERCu规格为.0mm,其化学成分见表1,保护气体为氩气,气体流量为15L/min.表1ERCu焊丝化学成分(质量分数)(%)2.1焊接参数对比试验焊接参数对比试验,板材采用板厚为8mm的1,2铜板,规格为150mm200mm.焊接接头坡口角度为60.,钝边为2mm,其坡口形式如图1所示.焊接时采用单层,单道焊缝,共焊接2层.笔者进行了4组参数对比试验,通过试验验证是否通过增大热输入即增大焊接电流,降低冷却速度的方法可以实现不进行高温预热进行焊接.具体工艺参数及试验结果见表2.每组参数下各焊1O块试板.焊前打磨清理焊接坡口,采用左向焊法,焊枪与焊缝中心线呈85o90.夹角,保持焊枪中心线和焊缝中心线重合,不进行摆动.第1层焊接完成后,采用钢丝刷清理1次.以防止氧化物(CuO:)聚集产生夹渣等缺陷,焊后按ZBJ040051987标准进行PT探伤.图1焊接坡口形式殛尺寸表2不同焊接电流试焊结果试板试板试板试板试板试板试板试板试板试板组号工艺参数12345678910第1层:300A1第2层:300A合格合格合格裂纹合格合格合格合格合格合格焊前预热300第1层:300A2裂纹裂纹裂纹裂纹合格裂纹合格裂纹裂纹裂纹第2层:300A第1层:380A3合格裂纹合格裂纹合格裂纹合格裂纹裂纹裂纹第2层:380A第1层:380A4合格裂纹合格裂纹合格合格裂纹合格裂纹合格第2层:300AWeldingTechnology?工艺与新技术?4l一一图2焊接坡口形式示意图在相同工艺条件下,改变坡口角度的焊接试验结果见表3.表3不同坡口角度焊接试验结果坡口角度试板试板试板试板试板试板试板试板试板试板组号/(.)12345678910l60裂纹合格合格裂纹合格合格裂纹合格合格合格270合格裂纹合格合格合格裂纹合格裂纹合格合格380裂纹合格合格合格合格裂纹合格合格合格合格490合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格从表3试验结果可以看出,在相同工艺参数条件下,随着坡口角度的增大.焊缝的合格率随之提高,在坡El角度达到90.时,焊缝合格率达到100%.增大焊接坡口角度可以减少T2焊接时发生热裂纹的倾向.通过以上焊接试验可以得出,钨极氩弧焊焊接T2铜排时,采用第1层焊接电流380A,第2层焊接电流300A,焊接坡口角度90.,可以不需高温预热.并且焊缝探伤合格率可达100%3焊接接头力学性能试验按以上焊接试验得到的合理工艺参数.对焊件进行焊接,并且焊后按锅炉及压力容器规范ASMEIX进行焊接力学性能评定.3.1焊缝探伤检查焊后对焊缝按ZBJ04005-1987I级标准进行渗透探伤,经检查焊缝质量合格,无裂纹,气孑L等超标缺陷,焊缝质量优良3.2拉伸试验焊接接头拉伸试验结果见表4.表4焊接接头拉伸试验结果试样极限总载荷抗拉强度/MPaI断裂位置【1340225I母材2344226【母材由表4可以看出,按笔者所选的焊接工艺参数,不进行高温预热焊接的T2铜排,2个试样的断裂位置均为母材,表明焊接接头抗拉强度高于母材,并达到标准205MPa的使用要求.3.3弯曲试验焊接接头弯曲试验结果见表5.表5焊接接头弯曲试验结果弯曲类型试验结果面弯弯曲角度180.无裂纹面弯弯曲角度180.无裂纹背弯弯曲角度180o.无裂纹背弯弯曲角度180.无裂纹由表5可以看出.面弯及背弯试样各2件均达到弯曲180.,并全部无裂纹,因此采用改进后的焊接工艺焊接的厚截面T2铜排,焊接接头的塑性良好.焊缝根部结合性能良好,焊接接头使用性能也能达到要求.4结语通过对厚截面T2铜排焊接工艺改进效果及焊接接头力学性能测定结果可以得出,采用第1层焊接电流380A,第2层焊接电流300A,焊接坡口为90.的工艺,可实现厚截面T2铜排在非高温预热条件下进行的钨极氩弧焊焊接.应用此方法进行了后续机组产品的制作,焊接后产品经检验均无裂纹缺陷.通过批量产品的制作验证,改进后的工艺是可行的.改善了操作作业环境,降低了生产成本及能耗.参考文献:1中国机械工程学会焊接学会.焊接手册(第2卷)M.北京:机械工业出版社.2001.2陈祝年.焊接lr程师手册M.北京:机械工业出版社,2002.3申有才.大截面紫铜母线钨极氩弧焊焊接丁艺J.化lT建设工程,2001,23(4):2526.4王焱,梁朝旭,周清.纯铜的T/G单面焊双面成形工艺J.焊接技术,2006,35(1):4748.5高新勇,杨勇.紫铜的TIG单面焊双面成形T艺J.安装,2004.24(5):1314.作者简介:肖凌(1982一),男,硕士,工程师,主要从事发电设备制造,焊接新技术开发及管理T作.