铝合金罐车焊接方案(新)

1铝合金罐车焊接技术方案唐山松下焊接技术应用中心（FATC）一、铝合金罐车焊接方案选择：1、材质：铝镁合金5083；或纯铝10102、板厚：6~10mm3、罐体焊缝形式示意如图一，内部结构如图二。图一铝罐体焊缝示意图图二铝罐内部结构示意图4、接头形式：对接接头（纵缝1AI、2AI等和环缝B1、B2、B3等），开坡口：60--70°；角接接头（人孔D1、法兰、接管D2等）；罐内防波板角焊缝等等。5、装配焊接工艺：5．1纵缝（图中AI焊缝）由脉冲MIG自动拼板焊接专机焊接(简易的也可将MIG焊枪固定在行走小车上，轨道直线焊接)；5．2环缝（图中B焊缝）在滚轮架上，筒体转动焊接完成。5．3纵缝和环缝都是双面焊接，正面焊完，背面机械清根（电动圆盘铣刀2清根）后封底焊接，探伤合格率达到96%以上。5．4防波板角接接头由手工半自动MIG焊接完成；接管和人孔及法兰的焊缝由交流钨极氩弧焊（交流TIG）焊接完成。6、焊材选择：6．1铝镁罐体，选用焊丝牌号：5183或5356（S331），丝径：Ф1.26．2纯铝罐体焊接用1100（S301）纯铝焊丝，丝径：Ф1.66．3保护气体：99.99%Ar高纯度氩气。7、焊接电源：唐山松下YM-400GE2HGE脉冲熔化极MIG/MAG全数字逆变焊机，水冷焊枪，水箱焊机一体机。在铝合金罐车、铝机车、铝合金船体等焊接结构上，已有大量的应用(也可脉冲MIG/MAG焊接不锈钢、低合金钢等)。7.1焊机调试：脉冲特性“硬性脉冲”；一元化调节；纯铝、铝硅焊丝选择“软铝”；铝镁焊丝选择“硬铝”。7.2焊机具有6个中文菜单，分别设置“焊接条件”、“脉冲参数”、“微调”、“功能显示”、“存储调用”、“特殊功能”等等。7.3遥控盒调试：1.一元化条件下，电弧电压钮置于中间标准位置上；2.调节电流，电压自动跟踪配比（完全的一元化）；3.焊铝及铝合金电流和电压配合，必须调出“亚射流过渡”状态。8、工艺参数：1.焊接电流I=180--260A2.电弧电压U=21--24V3.焊接速度V=50--70cm/min4.干伸长度15--20mm(焊丝伸出头部到导电嘴的距离)5.气体流量23--25L/min其它脉冲焊接参数：脉冲电流、基值电流、脉冲上升、下降时间和脉冲频率、脉冲宽度等由焊机内置CPU专家系统自动匹配。9、钨极氩弧焊电源：YC—300WX4交直流脉冲TIG焊机焊接铝及铝合金用“交流标准”；水冷焊枪；焊丝直径：Ф2.4或Ф3.2焊接电流：150—260A；适合于铝合金小结构件的焊接。3二、铝及铝合金的焊接技术难点：（1）铝极易氧化。在空气中，铝容易同氧化合，生成致密的三氧化二铝薄膜（厚度约0．1～0．2μm），熔点高（约2050℃），远远超过铝和铝合金的熔点（约660℃左右）。氧化铝的密度3．95～4．10g／cm3，约为铝的1．4倍。氧化铝薄膜的表面易吸附水分，焊接时，它阻碍基本金属的熔合，极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷，引起焊缝性能下降。（2）容易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢，由于液态铝可熔解大量的氢，而固态铝却几乎不溶解氢。因此，当熔池金属快速冷却与凝固时，氢来不及逸出，容易在焊缝中聚集形成气孔。氢气孔目前难以完全避免，氢的来源很多，有电弧气氛中的氢、铝板、焊丝表面吸附空气中的水分等等，只能将气孔抑制到一定程度。氩气要达到GB/T4842标准要求，纯度99·99%以上。但当水分含量≥20ppm时，会出现大量的密集气孔。空气相对湿度超过80%，焊缝明显出现密集气孔，X光射线拍片为不合格。（3）焊接变形和形成裂纹倾向大。铝的线膨胀系数和结晶收缩率约比钢大两倍，易产生较大的焊接变形和内应力，对刚性较大的结构将促使热裂纹的产生。（4）铝的导热系数大（纯铝0.538卡／Cm·s·℃），约为钢的4倍。因此焊接铝及铝合金时，比焊钢要消耗更多的热量。（5）合金元素的蒸发和烧损。铝合金中含有低沸点的合金元素（如镁、锌和锰等）在高温电弧作用下。极易蒸发烧损，从而改变了焊缝金属的化学成分，使焊缝性能下降。（6）高温时强度和塑性低。高温时铝的强度和塑性很低，破坏了焊缝金属的成形。有时还容易造成焊缝金属塌落和焊穿现象。（7）无色泽变化。铝及铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，使操作者难以掌握加热温度。（8）铝材下料避免碰撞或划伤，封头等零件最好用冷压成型。三、铝罐车焊接及检验工艺要点：1、焊前用化学或机械的方法，严格清理焊缝坡口两侧的表面氧化膜：4A、化学清洗是使用碱和酸清洗工件表面，该法既可去除氧化膜，还可以除油污，具体工艺过程如下：体积分数为6%～10%的氢氧化钠溶液，在70℃左右浸泡0.5min→水洗→体积分数为15%的硝酸在常温下浸泡1min进行中和处理→水洗→温水洗→干燥。洗好后的铝表面为无光泽的银白色。B.机械清理可以采用风动或电动铣刀，还可以采用刮刀、锉刀等工具。对于较薄的氧化膜也可用0.25mm的铜丝刷打磨清除氧化膜。C、清理后最好立即施焊，如果停放时间超过4h，应重新清理。D、对于焊丝清理更为重要。焊丝的供应状态应是清理干净和经光亮处理的盘丝焊丝，通常采用塑料袋密封包装。每当开封后应尽快用完。否则污染的焊丝难以再用。2、装配定位焊要牢固；焊接中厚板工件时，为了减少变形，应采取预热措施，一般应在夹具中焊接。3、焊工经过严格的操作技能培训，掌握铝MIG焊和TIG焊的技术要领。4、焊后外观检查：按TB/T1580JB/T79495、X光射线：按GB/T22456、力学性能试验：拉伸试验按GB/T168650弯曲试验按GB/T144527、所有对接接头均经X光射线拍片达到Ⅰ级、Ⅱ级片。8、焊接接头强度：8．15083属于非热处理强化型铝合金，焊接后的软化程度较低。8.260616082热处理强化型铝合金焊后接头强度的软化程度比较严重，强度只有原材料的70%左右。焊接热影响区(HAZ)是接头的薄弱环节。9、铝合金母材和焊丝的化学成分及机械性能见表一。10、铝合金母材和焊丝多种组合的焊接接头力学性能见表二。表一铝合金的化学成分(%)及机械性能牌号SiFeCuMnMgCrZnTi其它Ai50830.400.400.100.40-1.04.0-4.90.05-0.250.250.150.15余量60610.40-0.80.700.15-0.400.150.8-1.20.04-0.350.250.150.15：：60820.70-1.30.500.100.40-1.00.6-1.20.250.200.100.15：：5焊丝51830.400.400.100.50-1.04.3-5.20.05-0.250.250.150.15：：53560.250.400.100.05-0.24.5-5.50.05-0.200.100.06-0.20.15：：40434.5-6.00.80.300.050.050.100.200.15：：铝材牌号抗拉强度（N/mm²）断后伸长率A50(%)不小于50833051260612709608229012表二母材和焊丝多种组合的力学性能试验结果：材料组配焊丝牌号抗拉强度（N/mm²）断裂位置冷弯角度(d=6.7t)5083+5083ER5183295(HAZ)180°5083+5083ER5356286(HAZ)180°6061+6061ER5356189(HAZ)150°6061+6061ER4043188(HAZ)120°6082+6082ER5356193(HAZ)180°6082+6082ER4043191(HAZ)150°5083+6061ER5183203(HAZ)150°5083+6061ER5356214(HAZ)150°5083+6082ER5183210(HAZ)150°5083+6082ER5356234(HAZ)180°注：强度值均为3个焊接接头的平均值。四、铝合金材料焊前保管时的注意事项由于铝合金耐蚀性较差，而且与钢相比硬度低，容易产生划伤，所以在存放过程中必须注意以下几点：1、不同材质、不同型号、不同尺寸的材料一定要进行标记，分别存放。2、存放环境一定要干燥，空气湿度大时，容易在材料表面结露，材料表面温度低时，空气中的水汽会在表面结露，所以环境温度一定要高于露点温度。3、材料不能直接放在地板上，一定要用枕木架起。4、材料保管时不能与铁粉以及其它金属粉尘接触。5、材料表面要用中性的干燥纸、聚乙烯板，废弃的铝板等覆盖。6、取放材料时，要戴干净的手套，不能用手直接拿取。唐山松下焊接技术应用中心（FATC），经过几年的努力，已经掌握了铝合金罐车、机车、船体的焊接技术，找到了解决上述铝焊接工艺难题的方法及技术措施；为用户6提供全方位（焊接工艺咨询、工艺指导、焊工培训、现场技术交流指导、技术回访、技术维修及服务、备件供应等）的技术服务，帮助用户提高铝及铝合金罐车的焊接质量。附件一：400GE2脉冲MIG焊机的分体机和一体机见图三：图三400GE2脉冲MIG焊机分体机和一体机图四300WX4钨极氩弧焊机（送丝机可以加长电缆10—20米）附件二：铝罐车（南方某汽车改装公司焊接制造了200余台铝罐车）的实物照片：图五铝罐半成品焊接制造中7图六铝罐槽车整体