CN208322384U - 一种用于修复fsw环缝匙孔缺陷的设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于修复FSW环缝匙孔缺陷的设备，通过钨极夹传导电流和夹持稳固钨极，打开焊枪开关焊枪中的钨电极与接地线的铝合金工件之间产生电弧，钨电极不熔化，电弧熔化母材和焊丝形成液体熔池，保护气体从焊枪的气体分流器中均匀的流出，保护液态熔池与周围空气发生反应，形成焊缝，本实用新型通过三层焊接对FSW环缝匙孔进行补焊，得到的焊缝中无裂纹、未熔合、未焊透等缺陷，具有良好的力学性能，经济实用、可靠性能高、容易实现，提高补焊效率的同时降低了补焊成本。
Description
技术领域
本实用新型属于电力领域，具体涉及一种修复SF6气体绝缘开关壳体、SF6气体绝缘线路壳体的FSW环缝匙孔缺陷的设备。
背景技术
在电力行业中，SF6气体绝缘开关壳体、SF6气体绝缘线路壳体在输变电工程上发挥着巨大的作用，气体绝缘开关壳体要求材料强度高、焊缝质量好、气密性能好，电导率性能好。使用铝合金材料规格6-20mm，5754-O、5083-O、5083-H112、5052-H112、ZL101、6005A-T5等焊接性能好的铝合金，FSW焊接即搅拌摩擦焊成本低，不需要熔化金属，也不需要添加填充材料及保护气体，焊接过程中无烟尘、无辐射、无噪声、是一种低能耗和环保的连接方法，将FSW应用到SF6气体绝缘开关铝合金壳体，可焊接200-18000mm纵缝和Φ496～Φ1000mm环缝，但FSW焊接筒体纵缝使用引入板和引出板消除筒体上的匙孔缺陷，FSW焊接筒体环缝，在环焊缝末端留下一个匙孔缺陷无法消除，极大的降低焊缝的力学性能。
目前补焊修复5系铝合金FSW对接环缝匙孔缺陷，采用搅拌头回抽工艺、FSW塞焊工艺和无针搅拌头工艺来修复匙孔缺陷，但带回抽装置的搅拌摩擦焊机价格昂贵，回抽装置使用周期短、回抽装置维修周期长，维护成本高；FSW塞焊工艺需要将匙孔用钻头加工成一个锥形孔，塞棒夹持部位做与匙孔大小的圆锥体，塞棒在高速旋转和顶压力作用下与匙孔侧壁摩擦焊接填实，FSW塞焊工艺塞棒与匙孔的加工尺寸配合难控制，塞棒和匙孔对中容易偏，匙孔根部和匙孔侧壁容易产生未熔合；而采用无针搅拌头工艺只能修复1-2薄板铝合金上表面的缺陷，对于厚度超过3mm铝合金匙孔未能实现修复，铝合金壳体环缝匙孔为圆弧形结构，无针搅拌头工艺目前未能修复；另外，若采用PAW(等离子弧焊)方法补焊修复铝合金FSW对接环缝匙孔缺陷，自动焊接设备昂贵、焊接技能要求高、容易造成FSW焊缝热影响区组织变粗大、还会产生气孔和裂纹缺陷。
实用新型内容
本实用新型为解决上述技术问题而提供了一种能经济实用、可靠性能高、容易实现的修复铝合金FSW环缝匙孔缺陷的补焊设备，包括氩气瓶、断路器、钨极氩弧焊机、焊枪，其中，氩气瓶通过气体管道连接钨极氩弧焊机，断路器与所述钨极氩弧焊机电源连接，钨极氩弧焊机连接焊枪，同时，钨极氩弧焊机通过地线连接所修复的铝合金壳体；
进一步的，焊枪包括气体保护套、气体分流器、钨电极夹、钨电极，其中，气体分流器设置在所述气体保护套内侧靠中间部分并与钨电极夹连接，钨电极夹固定设置在所述气体保护套的中部，钨电极设置在所述钨电极夹中间；
优选的，钨电极极为端部无开裂的铈钨电极。
本实用新型通过采用GTAW补焊5系铝合金FSW环缝匙孔，与现有设备相比，本实用新型不需要辅助工装、成本低、焊接操作简单、焊接技术成熟。
附图说明
图1为本实用新型补焊设备的结构示意图；
图2为本实用新型待修复铝合金FSW环缝有匙孔缺陷壳体示意图；
图3为本实用新型FSW环缝匙孔补焊示意图；
图4为本实用新型FSW环缝匙孔补焊成型图。
图中：1-氩气瓶，2-断路器，3-GTAW焊机，4-地线，5-铝合金壳体，6-焊枪，7-焊丝，8-铝合金高径法兰，9-FSW环缝匙孔，10-铝合金筒体，11-FSW环焊缝，12-气体分流器，13-钨电极夹，14-钨电极，15-气体保护套，16-保护气体，17-电弧，18-补焊焊缝。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1至图3所示，本实用新型提供了一种用于修复FSW环缝匙孔缺陷的设备，焊接设备包括氩气瓶1、断路器2、钨极氩弧焊机3、焊枪6，其中，焊枪6包括气体保护套15、气体分流器12、钨电极夹13、钨电极14。钨电极夹13传导电流和夹持稳固钨电极14，打开焊枪6开关，焊枪6中的钨电极14与地线4的铝合金工件之间形成回路从而产生电弧，和纯钨电极相比，铈钨电极有更低的燃烧率或蒸发率，而且无辐射，熔化率低，使用寿命长，因此，本申请中选用铈钨电极作为电极，由于铈钨电极不熔化，电弧熔化母材和铝合金焊丝7形成液体熔池，保护气体16从焊枪6的气体分流器12中均匀的流出，保护液态熔池与周围空气发生反应，形成补焊焊缝18如图4。
为了解决铝合金FSW环缝匙孔缺陷问题，本实用新型采用手工GTAW焊接方法补焊修复5系合金FSW对接环缝匙孔缺陷方法。
实施例1：
选取厚度10mm5754-O铝合金FSW环缝有匙孔缺陷壳体，具体焊接步骤为：
1、将有缺陷铝合金壳体10放置工作台上，固定防止窜动；氧、乙炔火焰预热100℃，保温60min，清除原FSW焊缝11及母材中的水分，用接触式测温仪检测；
2、风动铣刀沿环焊缝方向铣除FSW匙孔缺陷，开“V”型槽坡口,坡口宽度1倍匙孔直径,深度由匙孔中往两侧焊缝过渡，坡口长度为4倍匙孔直径；
3、不锈钢丝轮清除带补焊匙孔50mm内氧化膜，露出铝合金金属光泽，丙酮清除待补焊区域50mm内的油污；
4、选用钨电极氩弧焊机3，选择交流柔性焊接模式，按焊接规范设置焊接参数；选用相ER5356铝合金焊丝7，焊丝规格Φ4mm，氩气纯度不小于99.999％；选用Φ4.8铈钨电极14，端部无开裂，钨电极14伸出喷嘴长度5-7mm；调节焊枪6与工件夹角为75°，焊丝与焊件间夹角为10°；
5、焊接第一层脉冲电流200A,脉冲频率40％，脉冲宽度60％，焊接速度180mm/min，气体流量20L/min；层间用不锈钢丝轮清除补焊焊缝表面的氧化膜；测温仪检测层间温度降至60℃后，焊接第二层；
6、焊接二层脉冲电流180A,脉冲频率40％，脉冲宽度60％，焊接速度160mm/min，气体流量20L/min；测温仪检测层间温度60℃后，焊接第三层；
7、焊接三层脉冲电流180A,脉冲频率40％，脉冲宽度60％，焊接速度160mm/min，气体流量20L/min；
8、补焊焊缝高于原FSW焊缝表面0.5mm；焊后用角膜机打磨补焊焊缝平整，完成FSW环缝匙孔补焊修磨。
实施例2：
选取厚度10mm5083-O铝合金FSW环缝有匙孔缺陷壳体，具体焊接步骤为：
1、将有缺陷铝合金壳体10放置工作台上，固定防止窜动；氧、乙炔火焰预热120℃，保温60min，清除原FSW焊缝11及母材中的水分，用接触式测温仪检测；
2、风动铣刀沿环焊缝方向铣除FSW匙孔缺陷，开“V”型槽坡口,坡口宽度1.2倍匙孔直径,深度由匙孔中往两侧焊缝过渡，坡口长度为5倍匙孔直径；
3、不锈钢丝轮清除带补焊匙孔50mm内氧化膜，露出铝合金金属光泽，丙酮清除待补焊区域50mm内的油污；
4、选用钨电极氩弧焊机3，选择交流柔性焊接模式，按焊接规范设置焊接参数；选用相ER5356铝合金焊丝7，焊丝规格Φ4mm，氩气纯度不小于99.999％；选用Φ4.8铈钨电极14，端部无开裂，钨电极14伸出喷嘴长度7mm；调节焊枪6与工件夹角为85°，焊丝与焊件间夹角为20°；
5、焊接第一层脉冲电流240A,脉冲频率50％，脉冲宽度60％，焊接速度200mm/min，气体流量22L/min；层间用不锈钢丝轮清除补焊焊缝表面的氧化膜；测温仪检测层间温度降至80℃后，焊接第二层；
6、焊接二层脉冲电流220A,脉冲频率50％，脉冲宽度60％，焊接速度200mm/min，气体流量25L/min；测温仪检测层间温度80℃后，焊接第三层；
7、焊接三层脉冲电流220A,脉冲频率50％，脉冲宽度60％，焊接速度200mm/min，气体流量25L/min；
8、补焊焊缝高于原FSW焊缝表面1mm；焊后用角膜机打磨补焊焊缝平整，完成FSW环缝匙孔补焊修磨。
通过对运用本实用新型的补焊设备进行补焊的铝合金材料进行测试，具体结果如下：
1、GTAW焊接工艺参数：
2、GTAW工艺补焊修复铝合金FSW匙孔拉伸试验(试验标准NB/T47016-2011)
3、FSW回抽工艺补焊修复铝合金FSW匙孔拉伸试验(试验标准NB/T47016-2011)
4、GTAW工艺补焊修复铝合金FSW匙孔弯曲试验(试验标准NB/T47016-2011)
5、FSW回抽工艺修复铝合金FSW匙孔弯曲试验(试验标准NB/T47016-2011)
根据测试结果，应用本实用新型补焊设备可获得焊缝成型美观，焊缝中无裂纹、未熔合、未焊透等缺陷，焊缝具有良好的力学性能，满足NB/T47013-2015X射线检测Ⅱ级要求，满足材料力学性能要求。而且本实用新型经济实用、可靠性能高、容易实现，提高补焊效率的同时降低了补焊成本。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种用于修复FSW环缝匙孔缺陷的设备，其特征在于：包括氩气瓶、断路器、钨极氩弧焊机、焊枪，其中，所述氩气瓶通过气体管道连接钨极氩弧焊机，所述断路器与所述钨极氩弧焊机电源连接，所述钨极氩弧焊机连接所述焊枪，同时，所述钨极氩弧焊机通过地线连接待修复的铝合金壳体。
2.根据权利要求1所述的用于修复FSW环缝匙孔缺陷的设备，其特征在于：所述焊枪包括气体保护套、气体分流器、钨电极夹、钨电极，其中，所述气体分流器设置在所述气体保护套内侧靠中间部分并与钨电极夹连接，所述钨电极夹固定设置在所述气体保护套的中部，所述钨电极设置在所述钨电极夹中间。
3.根据权利要求2所述的用于修复FSW环缝匙孔缺陷的设备，其特征在于：所述钨电极为端部无开裂的铈钨电极。
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2018
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| CN111570994B (zh) * | 2020-05-22 | 2021-04-16 | 燕山大学 | 一种搅拌摩擦焊搅拌头寿命检测的实验装置及实验方法 |
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