铝合金罐车焊接方案新.doc

铝合金罐车焊接技术方案 唐山松下焊接技术应用中心（FATC）一、铝合金罐车焊接方案选择：1、材 质 ：铝镁合金5083；或纯铝 10102、板 厚 ：6~ 10mm3、罐体焊缝形式示意如图一，内部结构如图二图一 铝罐体焊缝示意图图二 铝罐内部结构示意图4、接头形式 ：对接接头（纵缝1AI、2AI等和环缝B1、B2、B3等），开坡口：60--70°；角接接头（人孔D1、法兰、接管D2等）；罐内防波板角焊缝等等5、装配焊接工艺：5．1 纵缝（图中AI焊缝）由脉冲MIG自动拼板焊接专机焊接(简易的也可将MIG焊枪固定在行走小车上，轨道直线焊接)；5．2 环缝（图中B焊缝）在滚轮架上，筒体转动焊接完成5．3纵缝和环缝都是双面焊接，正面焊完，背面机械清根（电动圆盘铣刀清根）后封底焊接，探伤合格率达到96%以上5．4 防波板角接接头由手工半自动MIG焊接完成；接管和人孔及法兰的焊缝由交流钨极氩弧焊（交流TIG）焊接完成6、焊材选择 ：6．1 铝镁罐体，选用焊丝牌号：5183 或5356 （S331）， 丝径 ：Ф1.26．2 纯铝罐体焊接 用1100 （S301）纯铝焊丝， 丝径 ：Ф1.66．3 保护气体 ：99.99%Ar高纯度氩气。

7、焊接电源 ：唐山松下YM-400GE2HGE 脉冲熔化极MIG/MAG全数字逆变焊机，水冷焊枪，水箱焊机一体机在铝合金罐车、铝机车、铝合金船体等焊接结构上，已有大量的应用(也可脉冲MIG/MAG焊接不锈钢、低合金钢等)7.1 焊机调试 ：脉冲特性“硬性脉冲”；一元化调节；纯铝、铝硅焊丝选择“软铝”； 铝镁焊丝选择“硬铝”7.2 焊机具有6个中文菜单，分别设置“焊接条件”、“脉冲参数”、“微调”、“功能显示”、“存储调用”、“特殊功能”等等7.3 遥控盒调试： 1.一元化条件下，电弧电压钮置于中间标准位置上； 2.调节电流，电压自动跟踪配比（完全的一元化）；3. 焊铝及铝合金电流和电压配合，必须调出“亚射流过渡”状态8、工艺参数 ： 1.焊接电流 I =180 --260A 2.电弧电压 U = 21 -- 24V 3.焊接速度 V = 50--70cm/min 4.干伸长度 15-- 20mm (焊丝伸出头部到导电嘴的距离) 5.气体流量 23--25L/min其它脉冲焊接参数：脉冲电流、基值电流、脉冲上升、下降时间和脉冲频率、脉冲宽度等由焊机内置CPU专家系统自动匹配。

9、钨极氩弧焊电源：YC—300WX4交直流脉冲TIG焊机焊接铝及铝合金用“交流标准”；水冷焊枪；焊丝直径：Ф2.4或Ф3.2焊接电流：150—260A； 适合于铝合金小结构件的焊接二、铝及铝合金的焊接技术难点：（1）铝极易氧化在空气中，铝容易同氧化合，生成致密的三氧化二铝薄膜（厚度约0．1～0．2μm），熔点高（约2050℃），远远超过铝和铝合金的熔点（约660℃左右）氧化铝的密度3．95～4．10g／cm3，约为铝的1．4倍氧化铝薄膜的表面易吸附水分，焊接时，它阻碍基本金属的熔合，极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷，引起焊缝性能下降2）容易产生气孔铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢，由于液态铝可熔解大量的氢，而固态铝却几乎不溶解氢因此，当熔池金属快速冷却与凝固时，氢来不及逸出，容易在焊缝中聚集形成气孔氢气孔目前难以完全避免，氢的来源很多，有电弧气氛中的氢、铝板、焊丝表面吸附空气中的水分等等，只能将气孔抑制到一定程度氩气要达到GB/T4842标准要求，纯度99·99%以上但当水分含量≥20ppm时，会出现大量的密集气孔空气相对湿度超过80%，焊缝明显出现密集气孔，X光射线拍片为不合格。

3）焊接变形和形成裂纹倾向大铝的线膨胀系数和结晶收缩率约比钢大两倍，易产生较大的焊接变形和内应力，对刚性较大的结构将促使热裂纹的产生4）铝的导热系数大（纯铝0.538卡／Cm·s·℃），约为钢的4倍因此焊接铝及铝合金时，比焊钢要消耗更多的热量5）合金元素的蒸发和烧损铝合金中含有低沸点的合金元素（如镁、锌和锰等）在高温电弧作用下极易蒸发烧损，从而改变了焊缝金属的化学成分，使焊缝性能下降6）高温时强度和塑性低高温时铝的强度和塑性很低，破坏了焊缝金属的成形有时还容易造成焊缝金属塌落和焊穿现象7）无色泽变化铝及铝合金从固态转变为液态时，无明显的颜色变化，使操作者难以掌握加热温度8）铝材下料避免碰撞或划伤，封头等零件最好用冷压成型三、铝罐车焊接及检验工艺要点：1、焊前用化学或机械的方法，严格清理焊缝坡口两侧的表面氧化膜： A、化学清洗是使用碱和酸清洗工件表面，该法既可去除氧化膜，还可以除油污，具体工艺过程如下：体积分数为6%～10%的氢氧化钠溶液，在70℃左右浸泡0.5min→水洗→体积分数为15%的硝酸在常温下浸泡1min进行中和处理→水洗→温水洗→干燥洗好后的铝表面为无光泽的银白色B.机械清理可以采用风动或电动铣刀，还可以采用刮刀、锉刀等工具。

对于较薄的氧化膜也可用0.25mm的铜丝刷打磨清除氧化膜C、清理后最好立即施焊，如果停放时间超过4h，应重新清理D、对于焊丝清理更为重要焊丝的供应状态应是清理干净和经光亮处理的盘丝焊丝，通常采用塑料袋密封包装每当开封后应尽快用完否则污染的焊丝难以再用2、装配定位焊要牢固；焊接中厚板工件时，为了减少变形，应采取预热措施，一般应在夹具中焊接3、 焊工经过严格的操作技能培训，掌握铝MIG焊和TIG焊的技术要领4、焊后外观检查：按TB/T1580 JB/T79495、X光射线： 按GB/T22456、力学性能试验：拉伸试验按GB/T168650 弯曲试验按GB/T144527、所有对接接头均经X光射线拍片达到Ⅰ级、Ⅱ级片8、焊接接头强度：8．1 5083属于非热处理强化型铝合金，焊接后的软化程度较低8. 2 6061 6082热处理强化型铝合金焊后接头强度的软化程度比较严重，强度只有原材料的70%左右焊接热影响区(HAZ)是接头的薄弱环节 9、铝合金母材和焊丝的化学成分及机械性能见表一 10、铝合金母材和焊丝多种组合的焊接接头力学性能见表二表一 铝合金的化学成分(%)及机械性能牌号SiFeCuMnMgCrZnTi其它Ai50830.400.400.100.40-1.04.0-4.90.05-0.250.250.150.15余量60610.40-0.80.700.15-0.400.150.8-1.20.04-0.350.250.150.15：：60820.70-1.30.500.100.40-1.00.6-1.20.250.200.100.15：：焊丝51830.400.400.100.50-1.04.3-5.20.05-0.250.250.150.15：：53560.250.400.100.05-0.24.5-5.50.05-0.200.100.06-0.20.15：：40434.5-6.00.80.300.050.050.100.200.15：：铝材牌号抗拉强度（N/mm²）断后伸长率 A50 (%)不小于5083305 126061 270 96082 290 12表二 母材和焊丝多种组合的力学性能试验结果：材料组配焊丝牌号抗拉强度（N/mm²）断裂位置冷弯角度(d=6.7t)5083+5083ER5183295 (HAZ)180°5083+5083ER5356286 (HAZ)180°6061+6061ER5356189 (HAZ)150°6061+6061ER4043188 (HAZ)120°6082+6082ER5356193 (HAZ)180°6082+6082ER4043191 (HAZ)150°5083+6061ER5183203 (HAZ)150°5083+6061ER5356214 (HAZ)150°5083+6082ER5183210 (HAZ)150°5083+6082ER5356234 (HAZ)180°注：强度值均为3个焊接接头的平均值。

四、铝合金材料焊前保管时的注意事项由于铝合金耐蚀性较差，而且与钢相比硬度低，容易产生划伤，所以在存放过程中必须注意以下几点：1、 不同材质、不同型号、不同尺寸的材料一定要进行标记，分别存放2、 存放环境一定要干燥，空气湿度大时，容易在材料表面结露，材料表面温度低时，空气中的水汽会在表面结露，所以环境温度一定要高于露点温度3、 材料不能直接放在地板上，一定要用枕木架起4、 材料保管时不能与铁粉以及其它金属粉尘接触5、 材料表面要用中性的干燥纸、聚乙烯板，废弃的铝板等覆盖6、 取放材料时，要戴干净的手套，不能用手直接拿取唐山松下焊接技术应用中心（FATC），经过几年的努力，已经掌握了铝合金罐车、机车、船体的焊接技术，找到了解决上述铝焊接工艺难题的方法及技术措施；为用户提供全方位（焊接工艺咨询、工艺指导、焊工培训、现场技术交流指导、技术回访、技术维修及服务、备件供应等）的技术服务，帮助用户提高铝及铝合金罐车的焊接质量附件一：400GE2脉冲MIG焊机的分体机和一体机见图三：图三 400GE2脉冲MIG焊机分体机和一体机 图四 300WX4钨极氩弧焊机（送丝机可以加长电缆10—20米）附件二：铝罐车（南方某汽车改装公司焊接制造了200余台铝罐车）的实物照片：图五 铝罐半成品焊接制造中图六 铝罐槽车整体6。