三峡工程HT3、VG3铝壳体自动氩弧焊工艺试验研究.docVIP

三峡工程HT3、VG3铝壳体自动氩弧焊工艺试验研究 第4期三峡工程HT3,VG3铝壳体自动氩弧焊工艺试验研究.29? 三峡工程HT3,VG3铝壳体 自动氩弧焊工艺试验研究 李建生刘锋余彦朱玲 [摘要】针对三峡工程LF2一zL104铝壳体的焊接难点,我们进行了大量的焊接试验,并 对焊接效率,探伤合格率,外观质量和操作难度等进行了分析和对比,从中优选出焊接效率 高,成形美观,一次探伤合格率较高的焊接工艺. [关键词】铝壳体自动焊工艺 1前言 我公司分担承制的三峡左岸输变电工程中的 ZL104--LF2焊接铝壳体,为瑞士ABB公司提供 的设计图样,累积总长度达数千米(其中绝大部 分是VG3)共分五批交货,加工周期短,焊接质 量要求高,按ABB公司的加工工艺:先将两端法 兰的密封面,密封槽加工后再进行焊接,焊后不 再进行机械加工,并要求两法兰端面焊后的端面 园跳动≤0.9mm,并且焊缝要求进行x射线探 2母线及焊丝的化学成份,机械性能 伤,级合格. 样品试制阶段采用的焊接方法是手工TIG双 面立焊.此方法不但要求焊工技能高,而且要求 两焊工在两面同步焊接,不仅操作难度大,而且 有劳动强度大,焊接变形大,焊缝成形差,焊接 效率低等缺点.为了提高焊接质量和效率达到批 量生产的目的,我们利用现有的焊接设备进行焊 接试验,最终实现了自动焊,达到了批量生产的 能力,为三峡工程第二批生产任务的顺利完成奠 定了基础. 铸造法兰的化学成份 主要元素(%)杂质含量(%) SiMgMnTiAlFeZnCu 9—110.2—0.50.1—0.40.1—0.15余量0.30.10.05 铸造法兰的机械性能 屈服强度拉伸强度 (N/ram2)(N/mm2)延伸率(%)硬度(HB) ≥180≥220≥1≥80 铝管的化学成份 SiFeCuMnMgCrZTiNa 0.170.2930.232.770.0020.011 0.030.010.001 — 0.19—0.354—0.28—2.84—0.01—0.017 ?30?高压电器技术第4期 :l翻『f.口 一一 i庐面砌l孽r L=1000--7500t 一 一一 留——啡7500— 图1VG3壳体示意图 图2HT3壳体示意图 铝管的机械性能 拉伸强度(MPa)屈服强度(MPa)延伸率(%) ≥200≥96≥23.3 焊丝的化学成份 其他元素 牌号SiPeCuMnMgZnTiA1 单项总量 ER40434.5—60.80.30.050.050.10.2余量0.050.15 3焊接方法的选取 我们选用的试验设备是环缝自动MIG焊接操 作架,焊接电源是ESAB产半自动LUD450W型 MIG焊机,唐山PANASONIC产WX—Ill一500 型手工TIG焊机.在工艺试验初期我们先后用直 流正接钨极氦弧焊,交流钨极氩弧焊,熔化极氩 一 氦混合气体保护焊,熔化极氩弧焊进行了试验, 第4期三峡工程HT3,VG3铝壳体自动氩弧焊工艺试验研究?31? 结果都不太令人满意,分别有如下缺点或不足: 3.1直流正接钨极氦弧焊: 用氦气保护可显着增加电弧电压数值,同时 使电弧收缩,电弧能量密度大,氦气电弧的产热 量要大于氩气中电弧的产热量.另外,直流正接 钨极氦弧焊,钨极为阴极,产热量小,只占电弧 热量的1/3.因此,一定尺寸的电极所能承载的 焊接电流比反接和交流时大,既同样的焊接电流 下可采用直径较小的钨极,所以电流密度大,电 弧穿透力强,在电弧很短时也有一定的去除氧化 的效果.但熔池小,电弧短,因此填充焊丝比较 困难,自动焊较难实现,而且氦气价格昂贵,焊 接成本太高. 3.2交流钨极氩弧焊 交流钨极氩弧焊在负半波(工件为阴极)时, 具有去除氧化膜的清理作用,使焊缝表面光亮, 保证焊缝质量,而在正半波(钨极为阴极)时, 钨极得以冷却,同时可发射足够的电子,利于稳 定电弧.但电流密度比直流钨极氦弧焊和熔化极 氩弧焊都小,所以熔深小,采用小钝边装焊难度 大,易造成错边,采用较大的钝边易造成未焊透, 而且生产效率低. 3.3熔化极氦,氩混合气体保护焊 熔化极氦,氩混合气体保护焊是在熔化极氩 弧焊中加入了一定比例的氦气,经过试焊熔深比 熔化极氩弧焊大,但此方法成本也高,且焊缝成 形较差. 因上述焊接方法都有不足之处,我们就采取 长补短的方法来进行组合,利用熔化极氩弧焊 (MIG)的熔深较大,焊接速度快和钨极氩弧焊 (TIG)成形光滑.起初我们采用自动MIG焊打 底,自动TIG焊盖面的方法进行焊接.但用自动 TIG焊盖面时较难操作,因为TIG焊的电流密度 相对比较小,电弧能量和MIG焊相比不够集中, 所以焊件的原始温度和焊接过程的温升对焊接速 度影响较大.也就是说随着焊件温度的升高焊接 速度要加快,因为TIG自动焊的焊接速度和送丝 速度是分别调