CN102303178A - 一种铝导体的半自动气保焊施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半自动气保焊施工工艺，尤其是公开了一种铝导体的半自动气保焊施工工艺，属于有色金属的电弧焊生产技术领域。提供一种操作安全、生产效率高、焊接质量能得保证的用于管状铝导体的半自动气保焊施工工艺。所述施工工艺包括以下步骤，先将需要焊接连接的管状铝导体进行组装；在这同时，将U型送丝轮、软质塑料引丝套和空冷焊枪安装到四轮送丝机上，然后再将四轮送机安装到半自动气保护焊接设备的正极上；然后，先对管状铝导体的焊口部位的周边30～50mm范围进行清理，接着再将清理合格的焊口部位预热到不低于200℃，然后接通半自动直流气保焊接设备的焊接电源，对焊口进行焊接，直到焊接完成整个一个焊口。

Description

一种铝导体的半自动气保焊施工工艺

技术领域

本发明涉及一种半自动气保焊施工工艺，尤其是涉及一种铝导体的半自动气保焊施工工艺，属于有色金属的电弧焊生产技术领域。

背景技术

铝质材制作成的铝导体作为电能载体，在电力行业已广泛应用。变电站站内室外架空母线、火力发电厂的发电机到主变连接线路都是采用的管状铝导体。发电厂发电机引出线，一般是封闭管状铝导体，中间管子是导电体，外侧管子是封闭外壳，导体与外壳之间用瓷瓶支撑，我们称之为铝母线；铝母线设备由于制造考虑运输问题，一般都是采用分节供货形式，现场安装时，需要进行焊接连接；考虑其材料本身的焊接特点，接头都设计为双抱瓦块焊接连接形式，如图1所示。变电站站内使用的管状铝导体我们称之为架空母线，设计上一般是直接采用裸露管状铝导体，直径有大有小，其直径大小在φ57×3至φ159×7之间变化，接头形式一般为在管状铝导体的管插接内衬管焊接连接形式，如图2所示。

安装施工时，传统的焊接工艺是氧焊和手工钨极氩弧焊；氧焊需要辅助专用的焊剂，焊接前准备工序繁复，焊接时，一是合金元素烧损严重，二是焊缝成形差，三是焊接变形大，四是焊丝得进行碱洗、酸中和的化学清洗过程，对焊工带来强酸碱灼伤的不安全因素。手工氩弧焊需要专用焊接设备，焊接速度缓慢且劳动效率低，强电弧热辐射对焊工伤害大，焊丝同样有化学清洗过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种操作安全、生产效率高、焊接质量能得到保证的用于管状铝导体的半自气保焊施工工艺。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种铝导体的半自动气保焊施工工艺，包括以下步骤，

a、铝导体的组装，将需要焊接连接的管状铝导体按要求进行组装；

b、焊接设备准备，在进行铝导体组装的同时，先将U型送丝轮、软质塑料引丝套和空冷焊枪安装到半自动气体保护焊接设备的四轮送丝机上，然后再将四轮送机安装到半自动直流气保焊接设备的正极上，形成直流反接状态，并将半自动直流气保焊接设备的电弧力软硬选择按钮调整到软功能位置；

c、铝导体的焊接操作，是按下述步骤进行的，先对组装合格的管状铝导体的需要焊接的焊口部位周边30～50mm范围进行清理，然后再将清理合格的焊口部位预热到不低于200℃，接着接通半自动直流气保焊接设备的焊接电源，对焊口进行焊接，直到焊接完成整个一个焊口。

进一步的是，在对管状铝导体进行组装前，当采用在管状铝导体的管内安装内衬管进行组装时，先对管状铝导体的需要组装的一端加工焊接坡口，然后再向管状铝导体需要组装的一端的管内插入内衬管进行组装；当采用在管状铝导体的管外包覆半圆形连接瓦块组装时，直接将两根管状铝导体安装到一块半圆形连接瓦块中，然后再覆上另一块半圆形连接瓦块进行组装。

上述方案的优选方式是，当采用在管状铝导体的管外包覆半圆形连接瓦块组装时，包覆在管装铝导体管外的半圆形连接瓦块与管状铝导体形成角焊缝连接形式，当角焊缝的焊角腰高大于10mm时，采用多层多道焊接方式进行焊接，每层焊缝金属厚度小于4mm，每道焊道的宽度小于8mm。

进一步的是，在接通半自动气保护焊接设备的焊接电源对焊口进行焊接时，焊接材料可以选用直径为φ1.2mm的焊丝，也可以选用直径为φ1.6mm的焊丝，当选用直径为φ1.2mm的焊丝时，焊接电流为140～180A，焊接电压为22～26V，保护气体流量为18～22L/min；当选用直径为φ1.6mm的焊丝时，焊接电流为180～220A，焊接电压为24～28V，保护气体流量为18～25L/min。

上述方案的优选方式是，在接通半自动气保护焊接设备的焊接电源对焊口进行焊接时，焊丝需要伸出空冷焊枪端部的导电嘴，然后再在焊口处形成焊接熔池，焊丝伸出导电嘴的长度为12～15mm，熔化的焊丝熔滴通过亚射流形式过渡到熔池中。

进一步的是，在对焊口部位进行清理时，采用钢丝轮或铜丝刷进清理，清理完成后的焊口在空气中的暴露时间小于12小时。

进一步的是，在对焊口进行预热时，采用火焰进行预热，并且一次性预热到位。

本发明的有益效果是：铝材属于质软量轻的有色金属，热导电导性高，焊接过程中的热损失大，要得到高质量的焊缝在焊接时必须使用大功率热源；再加上高温下其强度低塑性差，焊接时会产生较大的热应力和变形，从而在脆性温度区域很容易产生热裂纹；同时常温下又很容易与空气中的氧化合在其表面形成一层熔点高达2050℃以上的氧化物，在焊接时由于高熔点氧化物不易浮出熔池，从而在焊缝中出现夹渣和未焊透等缺陷。由于铝导体的以上特性，给铝导体采用电弧焊，尤其是采用熔化极半自动气体保气焊带来了极大的困难。采用本发明的焊接施工工艺后，由于采用了U型结构送丝轮构成的四轮送丝机和软质塑料引丝套，使质地较软的铝焊丝在焊接过程中，不会因为与送丝轮的强力挤压和与引丝套的连续摩擦而损失，使焊接过程稳定、顺利、流畅，能够有效的提高生产效率；采用直流反接的焊接方式，能充分利用电弧具有的阴极破碎功能，在焊接过程中借助电弧力清除铝导体表面的氧化物，减小出现夹渣和未焊透缺陷的机率，有效的提高焊缝质量；焊前对焊缝周边30-50mm的范围进行清理，不但保证焊接过程的顺利进行，还能保证焊缝的焊接质量，清理合格后再预热到不低于200℃以上的高温条件，能为焊接过程提高大的焊接热源，减缓脆性温度区域温度的快速降低，从而有效的降低产生热裂纹的倾向。另外，焊接前不像氧焊那样，需要对焊丝进行碱洗酸中和，也不像手工氩弧焊那样，焊接过程中会产生对焊工伤害很大的强电弧热辐射，从而使整个焊接过程的焊接操作安全可靠。

附图说明

图1为本发明涉及到的铝母线的连接结构示意图；

图2为本发明涉及到的架空母线的连接结构示意图。

图中标记为：铝导体1、内衬管2、半圆形连接瓦块3。

具体实施方式

如图1、图2所示是本发明提供的一种操作安全、生产效率高、焊接质量能得保证的用于管状铝导体的半自气保焊施工工艺。所述施工工艺包括以下步骤，

a、铝导体的组装，将需要焊接连接的管状铝导体1按要求进行组装；

b、焊接设备准备，在进行铝导体组装的同时，先将U型送丝轮、软质塑料引丝套和空冷焊枪安装到半自动气体保护焊接设备的四轮送丝机上，然后再将四轮送机安装到半自动直流气保焊接设备的正极上，形成直流反接状态，并将半自动直流气保焊接设备的电弧力软硬选择按钮调整到软功能位置；

c、铝导体的焊接操作，是按下述步骤进行的，先对组装合格的管状铝导体1的需要焊接的焊口部位周边30～50mm范围进行清理，然后再将清理合格的焊口部位预热到不低于200℃，接着接通半自动直流气保焊接设备的焊接电源，对焊口进行焊接，直到焊接完成整个一个焊口。

如前分析的一样，由于铝导体1的以上特性，给铝导体1采用电弧焊，尤其是采用熔化极半自动气体保气焊带来了极大的困难。而用于黑色金属焊接的熔化极半自动气体保护焊的送丝轮，为与黑色金属焊丝相适配的V型结构，送丝机一般为两轮送丝机，引丝套为金属材料引丝套，如果直接采用焊接黑色金属的熔化极半自动气体保护焊焊接本发明涉及到的铝导体，质软的铝焊丝将会由于与V型结构送丝轮的强力挤压，和与金属材料引丝套的连续摩擦而阻碍软质铝焊丝正常送进，导致堵丝而无法稳定顺利的焊接，而采用本发明的焊接施工工艺后，由于采用了U型结构送丝轮构成的四轮送丝机和软质塑料引丝套，使质地较软的铝焊丝在焊接过程中，不会因为被送丝轮的强力挤压变形和与引丝套的连续摩擦而堵丝，使焊接过程稳定、顺利、流畅，能够有效的提高生产效率；采用直流反接的焊接方式，能充分利用电弧具有的阴极破碎功能，在焊接过程中借助电弧力清除铝导体表面的氧化物，减小出现夹渣和未焊透缺陷的机率，有效的提高焊缝质量；焊前对焊缝周边30-50mm的范围进行清理，不但保证焊接过程的顺利进行，还能保证焊缝的焊接质量，清理合格后再预热到不低于200℃以上的高温条件，能为焊接过程提高大的焊接热源，减缓脆性温度区域温度的快速降低，从而有效的降低产生热裂纹的倾向。另外，焊接前不像氧焊那样，需要对焊丝进行碱洗酸中和，也不像手工氩弧焊那样，焊接过程中会产生对焊工伤害很大的强电弧热辐射，从而使整个焊接过程的焊接操作安全可靠。

对管状铝导体1的焊接，除了将分段制造的多件铝导体1连接在为一个整体外，还有一个作用是要使焊接连接在一起的铝导体，能够起到良好的导电作用，这就对焊缝的截面面积提出了一定的要求，当管状铝导体1采用在管内安装内衬管2进行组装构成架空母线时，形成的焊接结构形式为对接焊形式，为了保证焊缝的截面面积，先对管状铝导体1的需要组装的一端加工焊接坡口，然后再向管状铝导体1需要组装的一端的管内插入内衬管2进行组装，这样便可以保证焊缝的截面面积与原管状铝导体1的截面面积接近。当管状铝导体1采用在管外包覆半圆形连接瓦块3组装构成铝母线时，形成的焊接结构形式为角焊形式，组装时，直接将两根管状铝导体1安装到一块半圆形连接瓦块3中，然后再覆上另一块半圆形连接瓦块3进行组装，焊接时，为了保证焊缝的截面面积与半圆形连接瓦块3的壁厚接近，从而保证铝导体1的导电性能，角焊缝焊角的腰高应与半圆形连接瓦块3的壁厚相匹配，这时，当角焊缝焊角的腰高大于10mm时，采用多层多道焊接方式进行焊接，每层焊缝金属厚度小于4mm，每道焊道的宽度小于8mm，以保证焊缝的宽度和高度达到要求。

上述实施方式中，为了进一步降低产生热裂纹的倾向，减小夹渣和未焊透缺陷的出现，在接通半自动直流气保焊接设备的焊接电源对焊口进行焊接时，焊接材料可以选用直径为φ1.2mm的焊丝，也可以选用直径为φ1.6mm的焊丝，当选用直径为φ1.2mm的焊丝时，焊接电流为140～180A，焊接电压为22～26V，保护气体流量为18～22L/min；当选用直径为φ1.6mm的焊丝时，焊接电流为180～220A，焊接电压为24～28V，保护气体流量为18～25L/min；在接通半自动直流气保焊接设备的焊接电源对焊口进行焊接时，焊丝需要伸出空冷焊枪端部的导电嘴，然后再在焊口处形成焊接熔池，焊丝伸出导电嘴的长度为12～15mm，熔化的焊丝熔滴通过亚射流形式过渡到熔池中。在采用亚射流过度形式进行焊接时，焊接电流、电压波动小，电弧的固有弧长调节能力强，电弧力度适中，焊缝的熔深、熔宽均匀，能获得很好的焊缝质量和很高的焊接效率。

为了保证对焊缝周边30-50mm范围内进行清理的清理质量，在对焊口部位进行清理时，采用钢丝轮或铜丝刷进清理，为了保证焊接质量，清理完成后的焊口在空气中的暴露时间小于12小时。

用于对焊缝进行预热的方法有很多，为了既能起到预热的效果，又能降低预热成本，在对焊口进行预热时，采用火焰进行预热，并且一次性预热到位。

Claims (7)

1.一种铝导体的半自动气保焊施工工艺，包括以下步骤，

a、铝导体的组装，将需要焊接连接的管状铝导体(1)按要求进行组装；

b、焊接设备准备，在进行铝导体组装的同时，先将U型送丝轮、软质塑料引丝套和空冷焊枪安装到半自动气体保护焊接设备的四轮送丝机上，然后再将四轮送机安装到半自动直流气保焊接设备的正极上，形成直流反接状态，并将半自动直流气保焊接设备的电弧力软硬选择按钮调整到软功能位置；

c、铝导体的焊接操作，是按下述步骤进行的，先对组装合格的管状铝导体(1)的需要焊接的焊口部位周边30～50mm范围进行清理，然后再将清理合格的焊口部位预热到不低于200℃，接着接通半自动直流气保焊接设备的焊接电源，对焊口进行焊接，直到焊接完成整个一个焊口。

2.根据权利要求1所述的一种铝导体的半自动气保焊施工工艺，其特征在于：在对管状铝导体(1)进行组装前，当采用在管状铝导体(1)的管内安装内衬管(2)进行组装时，先对管状铝导体(1)的需要组装的一端加工焊接坡口，然后再向管状铝导体(1)需要组装的一端的管内插入内衬管(2)进行组装；当采用在管状铝导体(1)的管外包覆半圆形连接瓦块(3)组装时，直接将两根管状铝导体(1)安装到一块半圆形连接瓦块(3)中，然后再覆上另一块半圆形连接瓦块(3)进行组装。

3.根据权利要求2所述的一种铝导体的半自动气保焊施工工艺，其特征在于：当采用在管状铝导体(1)的管外包覆半圆形连接瓦块(3)组装时，包覆在管装铝导体(1)管外的半圆形连接瓦块(3)与管状铝导体(1)形成角焊缝连接形式，当角焊缝的焊角腰高大于10mm时，采用多层多道焊接方式进行焊接，每层焊缝金属厚度小于4mm，每道焊道的宽度小于8mm。

4.根据权利要求1所述的一种铝导体的半自动气保焊施工工艺，其特征在于：在接通半自动直流气保焊接设备的焊接电源对焊口进行焊接时，焊接材料可以选用直径为φ1.2mm的焊丝，也可以选用直径为φ1.6mm的焊丝，当选用直径为φ1.2mm的焊丝时，焊接电流为140～180A，焊接电压为22～26V，保护气体流量为18～22L/min；当选用直径为φ1.6mm的焊丝时，焊接电流为180～220A，焊接电压为24～28V，保护气体流量为18～25L/min。

5.根据权利要求4所述的一种铝导体的半自动气保焊施工工艺，其特征在于：在接通半自动直流气保焊接设备的焊接电源对焊口进行焊接时，焊丝需要伸出空冷焊枪端部的导电嘴，然后再在焊口处形成焊接熔池，焊丝伸出导电嘴的长度为12～15mm，熔化的焊丝熔滴通过亚射流形式过渡到熔池中。

6.根据权利要求1所述的一种铝导体的半自动气保焊施工工艺，其特征在于：在对焊口部位进行清理时，采用钢丝轮或铜丝刷进清理，清理完成后的焊口在空气中的暴露时间小于12小时。

7.根据权利要求1所述的一种铝导体的半自动气保焊施工工艺，其特征在于：在对焊口进行预热时，采用火焰进行预热，并且一次性预热到位。

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