铝合金焊工教程.pdf

TRAINING COURSE OF ALUMINUM WELDER 主编 韩晓辉 韩德成 叶结和 主审 刘胜龙 主编 韩晓辉 韩德成 叶结和 主审 刘胜龙 焊接实验室焊工培训教程系列 南车四方机车车辆股份有限公司 制造本部技术工程部 南车四方机车车辆股份有限公司 制造本部技术工程部 二 七年九月六日 二 七年九月六日 焊接实验室焊工培训教程系列 i 目目 录录 前 言 iii 第一章 铝合金 MIG 焊接的基础知识和基本要求 第一节 铝合金常用焊接方法 第二节 焊接电源 第三节 焊接操作人员 第四节 焊接材料 第五节 焊缝接头型式 第六节 铝合金焊前处理 第七节 辅助工艺措施 第八节 焊后打磨 第九节 焊接工艺规程 WPS 的制定 第二章 重要焊接标准的宣贯 第一节 定位焊接 第二节 断续焊接 第三节 端部及接头处理 第四节 延续焊接 第五节 补焊 第三章 铝合金焊接质量要求 第四章 铝合金 MIG 焊接接头缺陷及防止措施 第一节 铝合金焊接的外观缺陷 第二节 铝合金焊接的内部缺陷 第五章 铝合金焊接操作要领 第一节 铝合金焊接操作基本要求 第二节 平角焊操作要领 第三节 立角焊操作要领 第四节 平搭接 不同板厚 操作要领 第五节 平对接 不同板厚 背部加垫板 操作要领 铝合金焊工培训教程 ii 第六节 立对接操作要领 第七节 平焊转立焊复合接头操作要领 附录 A 焊缝质量等级要求 附录 B R 部 WPS 式样 附录 C 半自动焊 WPS 式样 附录 D 自动焊 WPS 式样 焊接实验室焊工培训教程系列 iii 声明 声明 南车四方股份公司技术工程部所有此教程 的权利保留 未经许可不可复印 转抄 使用 以及分发 本教程供铝合金焊工培训使用 在培训期 间受训人员从焊接实验室领取使用 但不允许 带出焊接实验室 使用过程要保持教程的整洁 不允许在教程上圈画 培训结束后 要完整如 数归还焊接实验室 前 言 前 言 为加快推进公司高技能人才队伍建设 不断提升焊接操作人员的岗位技能和 规范作业行为 打造一支具有国际一流岗位技能和素质的焊接人员队伍 公司焊 接实验室要定期对焊工实施岗位技能和相关知识培训 为了保证公司铝合金焊工培训的科学性 实用性和可操作性 特编制本培训 教程 教程结合公司铝合金车体的生产 从理论和实作两个层面对焊工进行培训 本教程共分五章 第一章铝合金 MIG 焊接的基础知识和基本要求 第二章 铝合金重要焊接标准 第三章铝合金焊缝质量要求 第四章铝合金焊接缺陷产生 原因及防止措施 第五章铝合金焊接操作要领 其中第一 四章由韩晓辉编写 第二 三章由韩德成编写 第五章由叶结和编写 孙雪高级技师供稿 本教程由刘胜龙主任主审 编 者 二零零七年九月 焊接实验室焊工培训教程系列 第一章 铝合金 MIG 焊接的基础知识和基本要求 第一章 铝合金 MIG 焊接的基础知识和基本要求 焊接条件的正确建立是形成良好铝合金焊缝前提和基础 焊接条件主要包括 以下内容 1 选取目前最适于铝合金车体焊接的焊接方法 2 焊接电源及附属装置 3 焊工资质 4 焊材 5 确定合理的焊缝接头型式 6 焊前处理 7 辅助工艺措施 8 焊后处理 9 焊接参数 WPS 的确定 第一节 铝合金常用焊接方法 第一节 铝合金常用焊接方法 铝及铝合金焊接技术发展到今天 铝合金焊接方法有很多 脉冲熔化极氩弧 焊 MIG 脉冲钨极氩弧焊 TIG 电阻点焊 A TIG 焊 激光焊 搅拌摩擦 焊 FSW 等 常用于公司铝合金车体的三种焊接方法定义及特点如下 1 脉冲 MIG 焊 铝合金的热物理特点要求所选用的焊接方法具有热功率大 线能量高 能量 集中和保护效果好等工艺特点 脉冲 MIG 焊具有该种特点 脉冲 MIG 焊是目前 铝合金焊接技术应用最广泛 发展最成熟的方法 考虑到铝合金 MIG 焊接清除 氧化膜的阴极雾化作用 脉冲 MIG 焊多采用直流电源反接形式 其中不规则的 短焊缝采用半自动脉冲 MIG 焊 规则的长直焊缝采用激光跟踪的自动 MIG 焊 利用脉冲 MIG 焊可实现对焊丝熔化及熔滴过渡控制 改善电弧稳定性 可用小 的平均电流实现熔滴喷射过渡 可以进行全位置焊 脉冲 MIG 焊同普通 MIG 焊 相比另一重要优点是可用粗焊丝焊接薄铝板 例如 普通 MIG 焊接 2mm 厚的铝 板时 一般使用 0 8mm 的细铝焊丝 这样的焊丝刚性小 送丝困难 焊接过程 铝合金焊工培训教程 不稳定 而脉冲 MIG 可用 1 6mm 的粗铝焊丝焊接 实现了稳定送丝的要求 况且粗丝比细丝焊接气孔倾向小 脉冲 MIG 焊主要工艺参数有 脉冲电流 基 值电流 脉冲通电时间 脉冲休止时间 焊丝直径 送丝速度 焊接速度和气体 流量等 熔化极氩弧焊是以喷射过渡为主要的熔滴过渡形式 为此焊接电流一定 要大于喷射过渡的临界电流值 才能实现稳定的焊接过程 基值电流主要用以维 持电弧燃烧并调节焊接热输入 以控制预热和冷却速度 平焊时偏重于较大的基 值电流 空间位置焊时宜用较低的基值电流 脉冲电流实现对焊丝的加热熔化 改变脉冲电流和脉冲通电时间可获得不同焊缝熔深和熔宽的焊缝 2 脉冲 TIG 焊 脉冲 TIG 焊已经成为焊接铝合金车体的重要焊接方法 目前公司铝合金车 体应用的主要是手工脉冲 TIG 焊 主要用于车体薄壁型材的修复 车体薄壁小 件的焊接或要求焊接质量较高的补焊 其主要优点是热量集中 电弧稳定 焊缝 成型美观 组织致密 接头强度和塑性高 可获得优质接头 脉冲 TIG 焊可以 实现对电弧功率和焊缝成型的控制 使焊接变形更小 热影响区更窄 可焊接更 薄的铝合金板和进行全位置焊 脉冲 TIG 焊铝采用交流电源 由于电极的正负 交替 可以在获得良好的净化作用的同时又获得满意的熔深 焊接工艺参数包括 钨极直径 焊丝直径 焊接电流 电弧电压 氩气流量 喷嘴直径 钨极伸出长 度 喷嘴与工件间距离 操作要领为平焊对接时 焊嘴与工件之间的角度在 70 80 之间 角接 时为 35 45 焊丝与工件间的角度约 10 左右 一般采用左向焊法 焊枪 均匀平稳向前直线移动 3 电阻点焊 200EMU 的端墙工序采用电阻点焊 铝合金电阻点焊的特点配置大容量的焊 机 为减小分流 采用比钢材大得多的焊点间距 铝合金高的热导率需要采用快 速焊接 通常铝合金点焊焊接电流为碳钢的 3 倍 通电时间只有钢的三分之一 此外由于铝合金高温时强度低 需要采用低惯性焊接机头 使电极能快速移动以 保持焊接压力和工件接触 铝合金电阻点焊也需要焊前清理 目前公司的 200EMU 和广州地铁铝合金车体焊接采用以上三种方法 电阻 点焊 脉冲 TIG 焊 脉冲 MIG 焊 应用最广的是脉冲 MIG 焊 其它新兴的焊接 方法激光焊 搅拌摩擦焊 活性剂 TIG 焊也必将随着焊接技术的发展而逐步应 焊接实验室焊工培训教程系列 用到铝合金车体的制造中来 本教程主要讲述脉冲 MIG 焊 第二节 焊接电源 第二节 焊接电源 1 IGM 焊接机器人 针对铝合金车体焊缝多为坡口形状规则的通长直焊缝的结构特点 底架 车 顶 侧墙以及总装等通长薄壁型材的连接采用 IGM K5 龙门式激光跟踪焊接机器 人系统 它具有以下工艺特点 焊接柔性好 可根据激光跟踪器检测到的焊缝形 态自动的调节送丝速度和焊接速度 实现对装配不良处焊缝补偿功能 弥补两块 通长型材装配时存在的误差 保证型材连接的焊缝质量同时实现对焊缝的跟踪 但焊接机器人的稳定性较差 如果在焊枪的前方设置铝合金焊前所需要的吹热风 装置和打磨装置 在焊枪的后方增设铝合金焊缝清理所需要的铣削装置 会引起 焊接时焊枪强烈震动造成焊缝成型恶化 因此焊接机器人系统焊枪前后未设置铝 合金焊前焊后的辅助装置 这增大了铝合金焊接前后的人工工作量 2 自动焊接专机 枕梁等厚板焊缝由于焊缝长度短 3M 左右 焊缝形式平直 规则 接头 断面形式变化不大 同时为提高焊接效率 选取 KEMPPI 5200 水冷自动焊接专 机 焊接专机焊接柔性较差而焊枪的稳定性较好 焊接专机的焊枪只能根据激光 跟踪器检测到的焊缝信息实现左右和上下焊接位置的调整 而不能实现对送丝速 度和焊接速度等焊接参数的反馈补偿 因而对通长铝型材的装配质量提出了更高 的要求 但焊接专机焊枪的前后可增设铝合金焊接的辅助装置 因而大大减轻了 工人的工作量 日本即采用焊接专机型式 但日本的铝型材的高质量弥补了焊接 专机无焊缝补偿的缺陷 受前工序焊接变形的影响 总组装工序型材拼接焊缝形 态变化较大 并且焊缝位置工艺性较差 需要焊缝补偿的力度较大 建议优先采 用焊接机器人 而前工序由于型材加工下料后直接用于拼接 装配精度较高 可 采用焊接专机 两种焊机焊接电源均选配较高频率 直流脉冲 MIG 焊电源 3 半自动脉冲 MIG 焊机 铝合金手工焊接采用逆变脉冲 MIG 焊机 型号有 3200 风冷 KEMPPI 3200 水冷 KEMPPI 4200 水冷 KEMPPI 焊机 逆变 MIG 焊实现了对焊丝熔化及熔滴 铝合金焊工培训教程 的控制 改善电弧稳定性 可有效地控制输入热量 改善接头性能 可用小的平 均焊接电流实现熔滴的喷射过渡 可以进行全位置焊接 脉冲弧焊的高频振动可 以很好的清除铝合金焊接产生的气孔 可用粗焊丝 1 2 1 6 焊接薄铝板 实现了稳定送丝要求 减少气孔的产生 3 1 KEMPPI 焊机操作要领 焊接方式有两种 二步 焊枪按钮分一勾一松两步操作 一勾直接进入正式焊接阶段 一 松停弧 适合薄板 点焊 断续焊的小电流焊接 四步 焊枪按钮分一勾一松再一勾再一松四步操作 一勾先进行热起弧 一松进行正常焊接 再一勾电流打到收弧电流 进行端部收弧处理 再一松停弧 适合大电流 大焊接量场合 图 1 1 肯比焊机送丝机面板 起收弧选择三个功能 慢送丝 该功能焊铝专用 建议选用 如果不采用可通过焊接手法进行 控制 热起弧 焊缝起始端因热量不足易出现未熔合等焊接缺陷 启动该功能 可有效避免此类缺陷 收弧 焊缝末端易出现弧坑 启动该功能可有效填满弧坑 通道区是焊接参数的存储和设定区域 存入 删除 用以修改设定焊接参数 调用参数 用以选择已经提前定制好的焊接程序 关闭通道 启动后可通过 右侧电流调节 电压调节选钮调整焊接电流 焊接电压和送丝速度 用以实时设 焊接实验室焊工培训教程系列 定焊接参数 材料选择可以选定碳钢 铝合金 不锈钢 铜四种材料的焊接 同时按下 收 弧选择 及右侧 空白键 然后通过 气体类型 按键改变采用的保护气体种 类 通过 焊丝选择 按键改变所用焊丝的规格 脉冲选择区对应三个功能 脉冲 用于焊铝 电弧为亚射流过渡 一元 化 MIG 常用于焊接不锈钢 也可焊铝 电弧形式为短路过渡 此功能下可通 过调节 电弧 选钮改变焊丝干伸长 从而调整电弧的软硬特性 MIG 焊 常用于焊接碳钢 4 焊接设备管理 4 1 焊机检查 为保证焊接设备的正常运行 需要加强设备的保养与管理 各种焊接设备的 定期检查内容参见表 1 1 表 1 1 焊机的定期检查内容 检查名称 焊机 日常检查 定期检查 检查者 使用责任者 设备管理责任者 检查时间 作业开始前 1 日 1 次 1 年 1 次 MIG 焊机 5 6 仅适用于自 动焊设备 1 一次 二次电缆的包覆及连接部 分的检查 2 5 10 秒钟的电弧试验 焊枪的检查 电弧状态的检查 保护状态的检查 自动送丝状态的确定 3 外部清扫 1 电流计 电压计的检查 2 控制系统的检查 3 保护气体系统的检查 4 冷却水的更换 5 悬挂装置绝缘状态的检查 6 行走系统的检查 4 2 焊机附属配件检查 流量计的每次检查都要检查有无异常 并进行适当的调节 焊接用电缆采用 JIS C3404 焊接用电缆 所规定焊枪用电缆 二次电缆的 粗细 必须与表 1 2 所规定的电缆长度及额定电流值相符合 铝合金焊工培训教程 表 1 2 二次电缆长度及与电流对应的粗细基准 电缆长度 m 电流 A 25 50 75 100 100 以下 150 200 250 3。