CN111940875A - 一种基于铆装虚点法工艺的大型铝合金罐体对接环缝焊接方法 - Google Patents

一种基于铆装虚点法工艺的大型铝合金罐体对接环缝焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种基于铆装虚点法工艺的大型铝合金罐体对接环缝焊接方法，该方法采用X坡口设计，装焊时，采用铆装虚点法工艺，不在坡口根部点焊，采用搭桥方法点焊，大大提高了焊接的效率；本发明具有以下优点：①省去了电弧清根、打磨工序，提高了生产效率约48%；②不受人工清根影响，提高了焊缝质量；焊缝X射线、超声波探伤一次交检合格率提升到98%以上；③节约了一部分焊丝、氩气、砂轮磨片、电耗及焊缝返修等成本，减少了企业生产成本；④改善了工作环境，减少了劳动强度。

Description

一种基于铆装虚点法工艺的大型铝合金罐体对接环缝焊接 方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种基于铆装虚点法工艺的大型铝合金罐体对接环缝焊接方法。
背景技术
高压电气开关设备中需使用大量铝合金罐体，而形成这些铝合金罐体需要进行焊接。对于直径、板厚较大的铝合金罐体环缝焊接，焊接难度大，且此类对接环缝需同时满足X射线、超声波探伤二级合格要求。
现有的焊接技术中，罐体环缝焊接多采用V形坡口，焊前预热、先焊内部坡口、从外部人工电弧清根、打磨、再预热后进行焊接。采用此种焊接坡口，一方面，由于需要从外部人工清根，耗费时间长，效率较低；另一方面，手工清根受操作者操作技能及人体疲劳强度影响极大，无法保证焊接坡口的均匀一致，X射线、超声波探伤一次交检合格率低，焊接质量难以保证，为保证焊接质量目前行业内普遍采用手工TIG焊接，手工TIG焊对操作者操作技能要求高，操作者劳动强度大，受人为因素影响很大，且手工TIG焊接生产效率低，而且由于多次使用电弧清根，对壳体反复加热，对材料组织和力学性能会产生不利影响。
发明内容
针对现有技术中焊接坡口焊接后需进行电弧清根，使得焊接工序效率低，焊接质量不稳定的问题，本发明提供了一种焊接后不需进行电弧清根的焊接方法及铆装点焊方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于铆装虚点法工艺的大型铝合金罐体对接环缝焊接方法，包括如下步骤：
S1、铝合金罐体撑圆：使用40mmX40mm的铝垫板实现铝合金罐体的撑圆，罐体撑圆圆度控制在3mm范围内，撑圆时，撑圆工装离端部40-50mm；
S2、校圆检查：在转数控前，需对撑圆进行校正和检查，以直缝位置为基点，逆时针方向每30°为一点，检查时需测量5个点的直径，若不圆度超过3mm，则须再次校正，并做好检查记录，检查时避开直缝；
S3、X坡口加工：采用数控镗床加工“X”型坡口，内部坡口的开口角度α为70° -100°；外部坡口的开口角度β为70° -100°；内部坡口的开口深度 A 为 6-10mm ；外部坡口的开口深度 B为 6-10mm ；钝边厚度 D 为0.5-2.5mm ；板材厚度 H 为 15-25mm ；值得注意的是，数控镗床加工“X”型坡口时罐体圆度必须控制在3mm范围内，否则不得加工；
S4、铆装前清理：采用机械清理加化学清理的方法清理坡口，去除坡口及距离坡口30mm范围内的氧化膜及油污，露出金属光泽，机械清理时不得采用砂纸，只能采用铣刀和钢丝轮，坡口面和钝边位置需使用钢丝刷进行清理，同时需清理筒体内部残留的杂质和铝削；
S5、点焊：采用手工TIG焊，装焊时，采用铆装虚点法工艺，不在坡口根部点焊，采用搭桥方法点焊，确保内环缝无成型焊缝；
点焊长度为50mm，整圈点焊均布8-10个焊点，焊点需避免设置在丁字口，即直缝与环缝的交叉处，在卸撑圆工装之前，需检查焊点之间距离是否均匀，如果距离过长，需增加焊点，方可卸掉工装；
S6、焊接：
焊前先用钢丝轮清理坡口内外30mm露出金属光泽，然后用风管吹尽灰尘，再用酒精清洗，焊接前，对焊缝进行预热，预热温度80-100℃，先焊内焊缝，采用焊接专机自动MIG焊进行内打底焊一遍，保证单面焊双面成型，焊接过程中注意观察内焊缝焊丝位置，确保焊接电弧正对坡口根部，不得出现偏移情况，注意观察外焊缝成型情况，及时调整焊接规范；内焊缝打底焊缝完成后采用钢丝轮清理焊缝并检查焊缝成型情况，如发现有夹沟及融合不良情况，采用手工TIG焊进行重熔处理后方可进行盖面焊接，自动MIG焊内盖面焊一遍焊成；外焊道点焊位置采用风动铣刀去除焊点，未焊透部位也采用风动铣刀向下清理不超过1mm，然后采用钢丝轮清理焊缝及坡口内外30mm露出金属光泽方可焊接；外焊缝采用焊接专机自动MIG焊一遍焊成，层间清理后再自动TIG整形一遍；焊缝开始焊接后除层间清理外，中间不得中断休息，如焊接过程中断，则必须重新预热至直至80-100℃，直至焊缝全部焊接完成。
进一步地，所述步骤S3中，如果筒体圆度不在3mm以内，则需停止加工，通知焊接班组重新校圆。
进一步地，所述步骤S5中，保护气体采用99.99%的氩气，气体流量22-25L/min；焊丝：ER5356，焊丝直径∅5mm；
进一步地，所述步骤S6中，层间温度控制在80-100℃，焊接保护气体采用99.99%的氩气，气体流量35-40L/min；铝合金厚度15-25mm；焊丝：ER5356，焊丝直径∅1.6mm。
本发明的焊接工艺适用于大直径、中厚板铝合金材质，步骤设计合理，尤其是坡口的设计及创新的铆装虚点法工艺，大大提高了焊接的效率；采用本发明，无需再对外焊道进行电弧清根，无需进行打磨清理，操作人员可直观地观察坡口的熔透情况，提高了焊接的准确性和焊接的质量。该方法具有以下优点 ：①省去了电弧清根、打磨工序，提高了生产效率约48%；②不受人工清根影响，提高了焊缝质量；焊缝X射线、超声波探伤一次交检合格率提升到98%以上；③节约了一部分焊丝、氩气、砂轮磨片、电耗及焊缝返修等成本，减少了企业生产成本；④改善了工作环境，减少了劳动强度。
附图说明
图1为本发明实施例中校圆检测点所在的位置示意图。
图2为本发明实施例中“X”型坡口的整体示意图。
图3为本发明实施例中“X”型坡口的局部结构示意图。
图4为本发明实施例中点焊和焊接工艺示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
一种基于铆装虚点法工艺的大型铝合金罐体对接环缝焊接方法，包括如下步骤：
S1、铝合金罐体撑圆：使用40mmX40mm的铝垫板实现铝合金罐体的撑圆，罐体撑圆圆度控制在3mm范围内，撑圆时，撑圆工装离端部40-50mm；
S2、校圆检查：在转数控前，需对撑圆进行校正和检查，如图1所示，以直缝位置为基点，逆时针方向每30°为一点，检查时需测量5个点的直径，若不圆度超过3mm，则须再次校正，并做好检查记录，检查时避开直缝；
S3、X坡口加工：采用数控镗床加工“X”型坡口，内部坡口1的开口角度α为70° -100°；外部坡口2的开口角度β为70° -100°；内部坡口的开口深度 A 为 6-10mm ；外部坡口的开口深度 B为 6-10mm ；钝边厚度 D 为0.5-2.5mm ；板材厚度 H 为 15-25mm ；值得注意的是，数控镗床加工“X”型坡口时罐体圆度必须控制在3mm范围内，否则不得加工；如果筒体圆度不在3mm以内，则需停止加工，通知焊接班组重新校圆。
S4、铆装前清理：采用机械清理加化学清理的方法清理坡口，去除坡口及距离坡口30mm范围内的氧化膜及油污，露出金属光泽，机械清理时不得采用砂纸，只能采用铣刀和钢丝轮，坡口面和钝边位置需使用钢丝刷进行清理，同时需清理筒体内部残留的杂质和铝削；
S5、点焊：采用手工TIG焊，装焊时，为了使单面焊双面成型在点焊位置能够成型，采用铆装虚点法工艺，不在坡口根部点焊，采用搭桥方法点焊，确保内环缝无成型焊缝；保护气体采用99.99%的氩气，气体流量22-25L/min；焊丝：ER5356，焊丝直径∅5mm；
点焊长度为50mm，整圈点焊均布8-10个焊点，焊点需避免设置在丁字口，即直缝与环缝的交叉处，在卸撑圆工装之前，需检查焊点之间距离是否均匀，如果距离过长，需增加焊点，方可卸掉工装；
S6、焊接：层间温度控制在80-100℃，焊接保护气体采用99.99%的氩气，气体流量35-40L/min；铝合金厚度15-25mm；焊丝：ER5356，焊丝直径∅1.6mm，具体焊接工艺见表1；焊前先用钢丝轮清理坡口内外30mm露出金属光泽，然后用风管吹尽灰尘，再用酒精清洗，焊接前，对焊缝进行预热，预热温度80-100℃，先焊内焊缝，采用焊接专机自动MIG焊进行内打底焊一遍，保证单面焊双面成型，焊接过程中注意观察内焊缝焊丝位置，确保焊接电弧正对坡口根部，不得出现偏移情况，注意观察外焊缝成型情况，及时调整焊接规范；内焊缝打底焊缝完成后采用钢丝轮清理焊缝并检查焊缝成型情况，如发现有夹沟及融合不良情况，采用手工TIG焊进行重熔处理后方可进行盖面焊接，自动MIG焊内盖面焊一遍焊成；外焊道点焊位置采用风动铣刀去除焊点，未焊透部位也采用风动铣刀向下清理不超过1mm，然后采用钢丝轮清理焊缝及坡口内外30mm露出金属光泽方可焊接；外焊缝采用焊接专机自动MIG焊一遍焊成，层间清理后再自动TIG整形一遍；焊缝开始焊接后除层间清理外，中间不得中断休息，如焊接过程中断，则必须重新预热至直至80-100℃，直至焊缝全部焊接完成。
表1
　焊道 电流（A） 电压(V) 转速(mm/min) 送丝速度(m/min)
内焊缝打底 260~330 26 500~600 8
盖面 290~350 30 240~300 10
外焊缝 290~350 30 300~400 10
TIG整形 400~450 21 280~350 　
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (4)

1.一种基于铆装虚点法工艺的大型铝合金罐体对接环缝焊接方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、铝合金罐体撑圆：使用40mmX40mm的铝垫板实现铝合金罐体的撑圆，罐体撑圆圆度控制在3mm范围内，撑圆时，撑圆工装离端部40-50mm；
S2、校圆检查：在转数控前，需对撑圆进行校正和检查，以直缝位置为基点，逆时针方向每30°为一点，检查时需测量5个点的直径，若不圆度超过3mm，则须再次校正，并做好检查记录，检查时避开直缝；
S3、X坡口加工：采用数控镗床加工“X”型坡口，内部坡口的开口角度α为70° -100°；外部坡口的开口角度β为70° -100°；内部坡口的开口深度 A 为 6-10mm ；外部坡口的开口深度 B为 6-10mm ；钝边厚度 D 为0.5-2.5mm ；板材厚度 H 为 15-25mm ；值得注意的是，数控镗床加工“X”型坡口时罐体圆度必须控制在3mm范围内，否则不得加工；
S4、铆装前清理：采用机械清理加化学清理的方法清理坡口，去除坡口及距离坡口30mm范围内的氧化膜及油污，露出金属光泽，机械清理时不得采用砂纸，只能采用铣刀和钢丝轮，坡口面和钝边位置需使用钢丝刷进行清理，同时需清理筒体内部残留的杂质和铝削；
S5、点焊：采用手工TIG焊，装焊时，采用铆装虚点法工艺，不在坡口根部点焊，采用搭桥方法点焊，确保内环缝无成型焊缝；
点焊长度为50mm，整圈点焊均布8-10个焊点，焊点需避免设置在丁字口，即直缝与环缝的交叉处，在卸撑圆工装之前，需检查焊点之间距离是否均匀，如果距离过长，需增加焊点，方可卸掉工装；
S6、焊接：
焊前先用钢丝轮清理坡口内外30mm露出金属光泽，然后用风管吹尽灰尘，再用酒精清洗，焊接前，对焊缝进行预热，预热温度80-100℃，先焊内焊缝，采用焊接专机自动MIG焊进行内打底焊一遍，保证单面焊双面成型，焊接过程中注意观察内焊缝焊丝位置，确保焊接电弧正对坡口根部，不得出现偏移情况，注意观察外焊缝成型情况，及时调整焊接规范；内焊缝打底焊缝完成后采用钢丝轮清理焊缝并检查焊缝成型情况，如发现有夹沟及融合不良情况，采用手工TIG焊进行重熔处理后方可进行盖面焊接，自动MIG焊内盖面焊一遍焊成；外焊道点焊位置采用风动铣刀去除焊点，未焊透部位也采用风动铣刀向下清理不超过1mm，然后采用钢丝轮清理焊缝及坡口内外30mm露出金属光泽方可焊接；外焊缝采用焊接专机自动MIG焊一遍焊成，层间清理后再自动TIG整形一遍；焊缝开始焊接后除层间清理外，中间不得中断休息，如焊接过程中断，则必须重新预热至直至80-100℃，直至焊缝全部焊接完成。
2.如权利要求1所述的一种基于铆装虚点法工艺的大型铝合金罐体对接环缝焊接方法，其特征在于：所述步骤S3中，如果筒体圆度不在3mm以内，则需停止加工，通知焊接班组重新校圆。
3.如权利要求1所述的一种基于铆装虚点法工艺的大型铝合金罐体对接环缝焊接方法，其特征在于：所述步骤S5中，保护气体采用99.99%的氩气，气体流量22-25L/min；焊丝：ER5356，焊丝直径∅5mm。
4.如权利要求1所述的一种基于铆装虚点法工艺的大型铝合金罐体对接环缝焊接方法，其特征在于：所述步骤S6中，层间温度控制在80-100℃，焊接保护气体采用99.99%的氩气，气体流量35-40L/min；铝合金厚度15-25mm；焊丝：ER5356，焊丝直径∅1.6mm。
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