地铁铝合金车体焊接培训

Page1铝合金车体焊接知识培训第一节铝合金焊接基础知识第二节焊接设备简介及操作第三节典型接头焊接工艺第四节焊缝的返工及精整焊缝的质量检验第五节Page21、铝合金焊接基础知识•1.1铝及铝合金密度低，导热性高。城轨事业部目前常用的型材主要为5083-H111、6005A-T6、6082-T6这三种。5083-H111主要用于折弯件用的板材；除牵引梁型材为6082之外，其余所有的型材均为6005A；绝大部分板材为6082-T6。Page31.2铝合金焊接MIG/MAG焊接原理图1-母材2-电弧3-焊缝4-套筒5-保护气体6-导电嘴7-焊丝8-送丝轮Page41.2.1保护气体城轨事业部常用焊接气体为99.999%的高纯氩（Ar），只有在底架焊接时为增加熔深,采用氩氦混合气体，成分为余量氩气+150ppm氮气+30%氦气。原因在氩气中添加氦气能改善电弧气氛的热传导性和保温性能，这两种影响产生了高能量的电弧和更好的电弧穿透性。1.2.2衬垫焊接垫板分为可移除式焊接垫板和永久性焊接垫板。1.2.3焊接方向焊枪指向焊接前进方向时称为左焊法，焊枪指向反焊接方向时称为右焊法。铝及铝合金的焊接多采用左焊法及亚射流过渡方式。Page5焊接位置PA-平焊PB-平角焊PC-横焊PD-仰角焊PE-仰焊PF-立向上焊PG-立向下焊Page6常见铝合金焊接缺陷及成因常见缺陷成因焊缝金属裂纹1参数选择不合适，焊缝深宽比太大2熄弧不佳导致产生弧坑近缝区裂纹1近缝区过热2焊接热输入过大近缝区裂纹1工件表面未清理干净，有氧化膜、油污、水分等2焊材表面有氧化膜、油污、或焊材受潮3电弧太长，或套筒堵塞等导致气体保护效果欠佳4电弧电压太高，造成电弧分散，气体保护效果变差咬边1焊接速度太快2电弧电压太高，熔池过大。3电流过大4电弧在熔池边缘停留时间不当5焊枪角度不正确Page7常见铝合金焊接缺陷及成因未熔合1工件边缘或坡口区域清理不到位2热输入不足未焊透1接头设计不合适，坡口太窄或间隙太小等2焊接技术不当，电弧应处于熔池前沿3热输入不合适（电流太小或电压太高）4焊接速度太快飞溅过大1电弧电压过低或过高2工件表面清理不彻底3导电嘴磨损或送丝不稳定Page81.3小结铝合金熔化极惰性气体保护焊接，相对于普通钢材的活性气体保护焊接来说，是一种很“娇气”的焊接技术，焊前工件的表面清理、接头的装配、焊接材料、保护气体、电源、环境、焊接技术等因素有一个不到位，就很难得到满意的焊缝，操作者应严格遵守操作规程，才能焊接出漂亮的焊缝。Page92、焊接设备简介和操作焊接设备是焊接过程中的必备硬件设施。根据焊接方法的不同，所涉及的焊接设备的内容也不同。下面主要介绍在目前城轨事业部各种电焊焊机的特点、原理和使用。Page10选择的焊接设备应具有较高的安全性能，同时也要重视对环境的污染。应尽量考虑生产所需的辅助材料的来源是否便利，同时也要考虑设备的辅机、辅件的购买或自制是否便利。主要考虑设备的投入成本、使用成本和维护维修时间及成本等经济因素。2.1焊接设备选用的原则选择焊接设备时要充分考虑焊接对象的材料、结构及尺寸、焊接质量、批量大小和焊接环境等因素，以满足生产的各项要求。适用性原则经济性原则成套性原则安全性原则Page112.2钨极氩弧焊钨极氩弧焊简称TIG焊。它是在氩气的保护下，利用钨极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及热影响区的有害影响，从而为形成优质焊接接头提供了保障。其方法示意下图所示：Page12钨极氩弧焊分类TIG焊按操作方式分为手工焊和自动焊二种。特点a优点（１）能焊接除熔点非常低的铅、锡以外的绝大多数金属和合金；（２）能焊接化学活泼性强和形成高熔点氧化膜的铝、镁及其合金；（３）无飞溅，免去焊后去渣工序；（４）某些场合可不加填充金属；（５）焊接薄板的优势明显，适合全位置焊接；（６）能进行脉冲焊接，减少热输入；（７）明弧，能观察到电弧及熔池；（８）填充金属的填加量不受焊接电流影响。b缺点（１）焊接速度低；（２）熔敷率小；（３）需要采取防风措施；（４）焊缝金属易受钨的污染；（５）消耗氩气，成本较高。Page132.3工艺参数的选择MIG焊的工艺参数主要有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、焊丝倾角、焊丝直径、焊接位置、保护气体的种类和流量大小等。(1)焊接电流和电弧电压通常是先根据工件的厚度和焊接位置选择焊丝直径，然后再确定焊接电流和熔滴过渡类型。(2)焊接速度焊接速度指单道焊时焊枪沿接头中心线方向的相对移动速度。(3)焊丝伸出长度对于短路过渡来说，合适的焊丝伸出长度为6.4～13mm，而对于其它型式的熔滴过渡，焊丝的伸出长度一般为13～25mm。（4）气体流量保护气体从喷嘴喷出可有两种情况：合适的层流和接近于紊流的较薄层流。通常喷嘴孔径为20mm左右，气体流量为20～30l/min。Page14•Fronius焊机为完全数字化的新型逆变焊机，它带有微处理控制器。•可进行MIG/MAG焊，同时还可实现接触起弧的TIG和手工电焊，在材料适用方面，最适合各种碳钢，镀锌板，不锈钢的焊接，尤其适合铝及铝合金的焊接。•TPS—4000/5000型数字化焊机主要由电源控制箱、送丝小车、（推拉丝）水冷焊枪、水冷系统和气路系统（氩气表、气瓶）等部分组成，见右图。2.4FroniusTPS—4000/5000气体保护焊设备及使用举例推拉丝水冷焊枪气瓶和氩气表送丝小车电源控制箱水冷箱Page15控制面板包含：数字显示窗口、调节旋钮、焊接方法选择、焊枪操作模式、焊丝材料选择、焊丝直径选择、其它功能键等七个部分组成。后所形成的结合部分；热影响区（一般用HAZ表示和力熔合区则是由2.4.1控制面板焊接方法选择数字显示窗口调节旋钮焊枪操作模式焊丝材料选择焊丝直径选择其它功能键Page16•焊缝是指焊件接缝处经焊接后所形成的结合部分。•热影响区（一般用HAZ表示）是指焊件受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。•熔合区则是由焊缝向热影响区过渡的区域。焊缝是指焊件接缝处经焊接后所形成的结合部分；热影响区（一般用HAZ表示和力熔合区则是由3、典型接头焊接工艺Page173.1焊接接头形式对接接头T型接头角接接头搭接接头有的焊接结构中还有一些其他的接头形式，如十字接头、端接接头、卷边接头、套管接头、斜对接接头、锁底对接接头等，其中铝合金材料的对接焊缝多采用锁底对接接头，如下图。在电弧焊中，由于焊件厚度、结构形状和使用条件等不同，焊接接头形式和坡口形式也不同。下面为四种基本形式：Page183.2铝合金试板的焊接•（一）10mm试板对接平焊1.焊前准备坡口形式坡口角度（0）间隙（mm）钝边（mm）错边（mm）V703.2～3.50.5～1.0≤0.52.焊前清理a清洗，b去氧化膜3.装配、定位焊4.焊接层数3层3道5.焊接工艺参数焊层焊接电流(A)焊接电压(V)焊丝干伸长(mm)弧长气体流量(L/min)打底层200～21023～2415-18-824填充层230～25025～2612-15-5盖面层220～24024～2512-1516.操作要点Page19案例：某底架边梁门角铣伤的补焊底架在加工过程中不慎造成边梁门角铣伤，为修复此处，相关部门对底架边梁进行补焊工艺试验及SHL1M底架边梁产品的补焊。（照片为模拟补焊工艺试件）。Page20补焊工艺试验由于铣伤部位位于下门角附近，此部位的焊缝较多，焊接应力较大。同时，铣伤最深的深度近6mm，只剩2mm的壁厚，在这种情况极容易焊穿或焊漏，焊穿或焊漏的产生将增加焊缝返修的次数。在此处补焊次数达到两次以上将严重降低结构力学性能。为了补焊能够一次合格，避免多次补焊的现象出现，补焊试验过程中需：1、对补焊区域做UT检查；2、对试件做拉伸试验；3、通过试验和检查，确定最佳的焊接参数及工艺。Page21根据拉伸试验报告，最终确定的试验焊接参数如下：凹槽深度焊道焊接电流电弧长度气体流量备注5.71137+1020L/min背面无焊透现象2135+9背面无焊透现象3138+84~9200+4Page22补焊实施过程：（1）使用了引弧板；（2）预热和层间温度，采用氧—乙炔对补焊区域进行80℃～120℃的预热，层间温度在60℃～100℃；（3）施焊，每道焊缝焊后仔细清渣，在确认没有焊接缺陷的前提下才能焊下一道；（4）焊后检查，对补焊焊缝修磨平整后，经UT、PT检验全部合格，一次通过。Page234、焊缝的返工及精整•定义焊缝的返工是指焊接后对不合格焊缝进行返工。焊缝的精整是指焊接后对焊缝、焊接接头作必要的打磨以保证焊缝的质量及美观。Page244.1焊缝的返工在焊缝返工过程中需注意以下几个方面：（1）如焊缝位置发生变化而返工人员无返工资质，则返工人员需考取相关位置焊缝的工作试件。（2）对焊缝气孔、裂纹等缺陷进行返工时，必须经过PT检测查看缺陷清理情况，待缺陷彻底清除后必须将检测遗留的清洗液处理干净，确认清洗液挥发完全后才能进行补焊处理。（3）同一条焊缝返工超过2次需通知相关工艺人员。Page25焊缝的返工具体参照标准见附表—铝及铝合金电弧熔化焊接头质量要求Page264.2焊缝的精整•清理干净赃物，按照图纸进行自检。•选择合理工具进行打磨。慎重选择使用冷却膏。•具体打磨要求见附表。Page27焊缝类型图示符号单V对接焊缝磨平(打磨)双V焊缝外凸角焊缝倒圆角单V对接焊缝正面磨平，封底焊磨平带钝边V型对接焊缝封底焊。V型对接焊缝磨平粗糙度角焊缝双面倒圆角打磨要求Page285、焊缝检验一、焊接缺陷金属材料熔化焊缺陷的划分（ISO6520）二、无损检测三、测量工具(焊缝检验尺)的应用四、焊缝外观检测五、实际操作步骤Page295.2无损检测外观检测用肉眼或借助样板，或用低倍放大镜观察焊件，以发现未熔合气孔、咬边、焊瘤以及焊接裂纹等表面缺陷的方法。超声波探伤利用超声波探测材料内部缺陷的无损检测方法。射线探伤利用x射线或r射线照射焊接接头检查内部缺陷的无损检测方法。磁粉探伤利用在强磁场中，铁磁性材料表层缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象而行的无损检测方法。渗透探伤采用带有荧光染料（荧光法）或红色染料（着色法）的渗透剂的渗透作用，显示缺陷痕迹的无损检测方法。Page305.3测量工具的应用5.3.1坡口间隙测量用多用途尺插入两焊件之间，测量两焊件的装配间隙，从刻度上读出数值。5.3.2角度测量将主尺和多用尺分别靠紧被测角的两个面，其示值即为角度值。5.3.3错边量测量测量错边量，先用主尺靠紧焊缝一边，然后滑动高度尺使之与焊缝另一边接触，高度尺示值即为错边量。5.3.4宽度测量测量焊缝宽度，先用主体测量角靠紧焊缝一边，然后旋转多用尺的测量角靠紧焊缝的另一边，读出焊缝宽度示值。如果焊缝两侧厚度不一样，可按下图来计算：221Page315.3测量工具的应用5.3.5角焊缝测量角焊缝中存在着焊角高度与焊脚长度之间的比例见下图，对此也有不同的量具，以测量这种尺寸如果角焊缝表面不规则，应多测几个位置，焊缝厚度选最低值。5.3.6焊脚高度测量测量角焊缝焊脚高度，用尺的工作面靠紧焊件和焊缝，并滑动高度尺与焊件的另一边接触，高度尺示值即为焊脚高度。5.3.7角焊缝厚度测量角焊缝厚度测量，把主尺的工作面与焊件靠紧，并滑动高度尺与焊缝接触，高度尺示值即为角焊缝厚度。5.3.8咬边深度测量（1）平面咬边深度测量：先把高度对准零位并紧固螺丝，然后使用咬边深度尺测量咬边深度，其示值即为咬边深度。（2)圆弧面咬边深度测量：先把咬边深度尺对准零位紧固螺丝，把三点测量面接触在工件上（不要放在焊缝上），锁紧高度尺，然后将咬边深度尺松开并放于测量处，移动咬边深度尺，其示值即为咬边深度。Page325.4外观检测外观检测是一种常用的检验方法，它以肉眼观察为主，必要时利用放大镜、量具及样板等外观尺寸对焊缝表面质量进行全面检查。焊缝的外观检测主要通过量规或其它