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母线槽的焊接,铝母线槽的焊接方法及焊接工艺

发布时间:2021-03-18 10:10:42 | 点击:145   

1铝制母线槽的材料性能

铝是一种银白色质地较轻的金属,其密度只有铁的三分之一,为2.7g/cm。导热和导电性能良好,导电率仅次于金、银、铜。导电性能是铜的60%。可塑性较好,强度不高。其机械性能:抗拉强度80~100MPa;硬度为HB25~HB30;延伸率为35%~40%。

铝材经过冷加工变形后,强度增高,塑性下降。因此,铝可以通过冷作硬化来提高其强度。硬化后的铝,在250℃~300℃温度下,由于再结晶,使硬化消除。

铝是化学性质活泼的金属,与空气接触时生成致密坚固的氧化铝膜,从而保护母线槽不被继续氧化。铝在浓硝酸中因表面被钝化而非常稳定,但对碱类和带有氯离子的盐类,其抗腐蚀性能较差。

铝制母线槽的焊接性能

(1)金属铝不论是固态或液态都极易发生氧化从而生成一层三氧化二铝的氧化膜,氧化膜厚度不高但是其熔点较高,约为2050℃。当气焊铝时,如果不用气剂.很明显地可看见表面一层黑色皱皮,若将熔化丝滴在上面,就像水珠在荷叶上一样,无法与之相熔合。而且氧化铝密度大于母线槽的铝材,沉入焊缝后造成火渣。因此,焊接铝制母线槽时必须避免铝的继续氧化,对母线槽已经生成的氧化铝需不断给予清除。

(2)母线槽的铝材从固体到液体的升温过程中不会有颜色变化,因此增加了工艺上控制温度的困难。控制稍为不当,接头就会整个塌落下来。因此,铝制母线槽的焊接,比其他材质的更为困难。

(3)铝母线槽的外壳导热性能好,需要较大的焊接热量才能熔化。因此,一般要求对焊件预热,并采用强规范,但这样会恶化了焊接工艺条件。

(4)冷作硬化的铝经过焊接回热后会软化,并使晶粒长大。温度越高.停留时间越长,晶粒长大的倾向越严重。其结果使接头强度下降,还会使晶界上发生氧化.过烧,引起脆断。

(5)铝材在液态时大量溶解氢,其溶解度随温度的升高而增加。焊接时因溶池冷却很快,氢气来不及从焊缝中逸出,形成气孔。当气剂,焊丝含有水分时,生成气孔更加敏感。3焊接方法的选择

其实可用于铝制母线槽的焊铝方法有很多,在熔化焊接领域中,普遍采用的有气焊、碳弧焊、氩弧焊等。


1气焊

用氧-乙炔火焰焊接铝材有以下主要优点:设备简单,使用方便,热量易于调节,适应性强,可焊大小不等的焊件。缺点是:热量不集中,焊件较大时,加热时间长,热影响区大;火焰中常混有水分,易出现气孔;焊接时需用气剂来清除氧化膜,焊后残存的溶渣对铝有强烈的腐蚀作用,这使清洗工艺复杂化。

2碳弧焊

碳弧焊是一种比较原始的焊接方法,属于无保护明弧焊接。与气焊相比,具有热量集中,焊接速度快,热影响区小,焊接质量较好等优点。所用的焊丝,气剂和气焊相同。由于电弧的高温加热,一般相对中,小厚度焊件可不开坡口,在焊件反面用垫板,适用于平焊。

垫板材料可用钢板,石棉板、耐火砖、铜板、炭精板、石墨板等。其中石墨板的强度.导热、水分挥发等技术条件比其它材料好。垫板和焊件相接触一面,刻一条小槽,使焊缝达到单面焊双面成形的目的。

碳弧焊用的电极,有干电池炭棒,电机炭刷,炭精棒,电炉炼钢炭棒,石墨棒等。其中石墨电极在电阻,氧化、含灰等方面都较好,仅强度稍差一点,在使用上加以注意即可。电极端部应加工成20°~30°锥体,有利于电子发射和电弧控制。

3氢弧焊

氩弧焊焊铝与气焊相比,具有热量集中,焊接质量好、焊件变形小,不用气剂,效率高等优点;与碳弧焊相比,具有质量高,不用气剂,能进行全位置焊接,特别适合在安装条件下应用等优点。氩弧焊有氩气的保护作用和氩离子对氧化铝膜的“阴极雾化"作用,焊接时不用气剂,这就避免了焊后残渣对母线槽接头的腐蚀.同时接头的形成形式也不受限制。氩气流对焊接区域的冲刷,使焊接接头显著冷却,从而改善了接头的组织性能,并减少焊件的变形。

综上三种方法的优缺点,从成本和工期方面考虑,在这选择碳弧焊来焊接铝母线槽。


1焊接电源

由于铝制母线槽的导热系数大,传热快,要求焊接时电弧的温度要高,热量充足(电弧要长),施工时采用两台直流焊机,串联连接保证电弧的温度,如图2。

2焊前的准备

2.1焊钳的准备

由于焊接时电弧长,温度较高,焊工操作时要尽可能的远离工件,因此特制一把专用焊钳,如图3。

2.2垫板的准备

用600mmx500mm×40mm的石墨板作垫板,在垫板中间刻15mm宽,5mm深的沟槽,见图4。

2.3电极的准备

碳弧焊用电极选用石墨板加工面成,一端磨成20°~30的锥体,另一端加工成$38mm的圆头。

2.4焊丝的准备

焊丝直接选用裁料后的铝母线加工成20mm×20mm×1000mm的小条,与母材同材质。


3铝制母线槽的焊接工艺

电源采用直流正接,长弧焊接。电弧长度一般维持在200~300mm之间。若电弧过短,则在弧区内充满电极挥发物,对焊接质量不利;相反电弧太长,则容易产生弧偏吹。

(1)焊件和焊丝在焊前两小时内用10%的氢氧化钠溶液浸渍处理,除去氧化物(或用机械方法清除),然后涂上气剂401,在空气中干燥。

(2)对口不开坡口,留8mm间隙。

(3)电流调节到500A左右。

(4)在始端石墨挡板上引弧,然后将电弧迅速引入对口上进行预热;收弧时也同样引至末端石墨挡板上熄灭。

(5)用电弧沿对口预热,达到熔化状态,对口上部呈塌落状态时,即可加焊丝进行焊接。

(6)焊接时电极应尽量保持垂直,偏斜度不小于70°,对口两侧应均匀受热。

(7)焊接过程中焊丝深入焊缝2~3mm,不能抽出。电极与焊丝间保持10~20mm距离。一条焊缝,一次焊完,中途断弧,可从反方向继续施焊,在断弧处相接。

(8)焊工施焊时,焊工头戴面罩,一手拿焊丝一手拿石墨碳棒,不断地将已经生成的氧化铝清出熔池。

(9)焊完后不宜立即移动,待母线槽冷却后再进行清洗。


母线槽焊接质量的检查

正式焊接前需要进行试件的试焊,按上述工艺焊接后将焊缝沿纵向切开检查无夹渣气孔,满足了焊接质量的要求。正式焊接后对每条焊缝检查,母线槽表面无气孔、裂纹,夹渣,焊缝表面平整光滑。

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