地铁铝合金车体焊接培训

Page 1铝合金车体焊接知识培训铝合金车体焊接知识培训第一节第一节铝合金焊接基础知识铝合金焊接基础知识第二节第二节焊接设备简介及操作焊接设备简介及操作第三节第三节典型接头焊接工艺典型接头焊接工艺第四节第四节焊缝的返工及精整焊缝的返工及精整焊缝的质量检验焊缝的质量检验第五节第五节Page 21、铝合金焊接基础知识铝合金焊接基础知识1.1 铝及铝合金密度低，导热性高。城轨事业部目前常用的型材主要为5083-H111、6005A-T6、6082-T6 这三种。5083-H111主要用于折弯件用的板材；除牵引梁型材为6082之外，其余所有的型材均为6005A；绝大部分板材为6082-T6。Page 31.2 铝合金焊接铝合金焊接MIG/MAG焊接原理图焊接原理图1-母材 2-电弧 3-焊缝 4-套筒 5-保护气体 6-导电嘴 7-焊丝 8-送丝轮 Page 41.2.1 保护气体 城轨事业部常用焊接气体为99.999%的高纯氩（Ar），只有在底架焊接时为增加熔深,采用氩氦混合气体，成分为余量氩气+150ppm氮气+30%氦气。原因在氩气中添加氦气能改善电弧气氛的热传导性和保温性能，这两种影响产生了高能量的电弧和更好的电弧穿透性。1.2.2 衬垫 焊接垫板分为可移除式焊接垫板和永久性焊接垫板。1.2.3 焊接方向 焊枪指向焊接前进方向时称为左焊法，焊枪指向反焊接方向时称为右焊法。铝及铝合金的焊接多采用左焊法及亚射流过渡方式。Page 5焊接位置焊接位置PA-平焊 PB-平角焊 PC-横焊 PD-仰角焊 PE-仰焊 PF-立向上焊 PG-立向下焊Page 6常见铝合金焊接缺陷及成因常见缺陷常见缺陷成因成因焊缝金属裂纹 1 参数选择不合适，焊缝深宽比太大 2 熄弧不佳导致产生弧坑 近缝区裂纹 1 近缝区过热 2 焊接热输入过大 近缝区裂纹 1 工件表面未清理干净，有氧化膜、油污、水分等 2 焊材表面有氧化膜、油污、或焊材受潮 3 电弧太长，或套筒堵塞等导致气体保护效果欠佳 4 电弧电压太高，造成电弧分散，气体保护效果变差 咬边 1 焊接速度太快 2 电弧电压太高，熔池过大。3 电流过大 4 电弧在熔池边缘停留时间不当 5 焊枪角度不正确 Page 7常见铝合金焊接缺陷及成因未熔合 1 工件边缘或坡口区域清理不到位 2 热输入不足 未焊透 1 接头设计不合适，坡口太窄或间隙太小等 2 焊接技术不当，电弧应处于熔池前沿 3 热输入不合适（电流太小或电压太高）4 焊接速度太快 飞溅过大 1 电弧电压过低或过高 2 工件表面清理不彻底 3 导电嘴磨损或送丝不稳定 Page 81.3 小结小结 铝合金熔化极惰性气体保护焊接，相对于普通钢材的活性气体保护焊接来说，是一种很“娇气”的焊接技术，焊前工件的表面清理、接头的装配、焊接材料、保护气体、电源、环境、焊接技术等因素有一个不到位，就很难得到满意的焊缝，操作者应严格遵守操作规程，才能焊接出漂亮的焊缝。Page 92、焊接设备简介和操作、焊接设备简介和操作 焊接设备是焊接过程中的必备硬件设施。根据焊接方法的不同，所涉及的焊接设备的内容也不同。下面主要介绍在目前城轨事业部各种电焊焊机的特点、原理和使用。Page 10选择的焊接设备应具有较高的安全性能，同时也要重视对环选择的焊接设备应具有较高的安全性能，同时也要重视对环境的污染境的污染 。应尽量考虑生产所需的辅助材料的来源是否便利应尽量考虑生产所需的辅助材料的来源是否便利 ，同时也要同时也要考虑设备的辅机、辅件的购买或自制是否便利考虑设备的辅机、辅件的购买或自制是否便利 。主要考虑设备的投入成本、使用成本和维护维修时间及成本主要考虑设备的投入成本、使用成本和维护维修时间及成本等经济因素。等经济因素。2.1 焊接设备选用的原则焊接设备选用的原则选择焊接设备时要充分考虑焊接对象的材料、结构及尺寸、选择焊接设备时要充分考虑焊接对象的材料、结构及尺寸、焊接质量、批量大小和焊接环境等因素，以满足生产的各项焊接质量、批量大小和焊接环境等因素，以满足生产的各项要求。要求。适用性原则适用性原则经济性原则经济性原则成套性原则成套性原则 安全性原则安全性原则Page 112.2 钨极氩弧焊钨极氩弧焊 钨极氩弧焊简称TIG焊。它是在氩气的保护下，利用钨极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及热影响区的有害影响，从而为形成优质焊接接头提供了保障。其方法示意下图所示：Page 12钨极氩弧焊钨极氩弧焊分类 TIG焊按操作方式分为手工焊和自动焊二种。特点特点 a 优点（）能焊接除熔点非常低的铅、锡以外的绝大多数金属和合金；（）能焊接化学活泼性强和形成高熔点氧化膜的铝、镁及其合金；（）无飞溅，免去焊后去渣工序；（）某些场合可不加填充金属；（）焊接薄板的优势明显，适合全位置焊接；（）能进行脉冲焊接，减少热输入；（）明弧，能观察到电弧及熔池；（）填充金属的填加量不受焊接电流影响。b 缺点（）焊接速度低；（）熔敷率小；（）需要采取防风措施；（）焊缝金属易受钨的污染；（）消耗氩气，成本较高。Page 132.3 工艺参数的选择工艺参数的选择 MIG焊的工艺参数主要有：焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、焊丝倾角、焊丝直径、焊接位置、保护气体的种类和流量大小等。(1)焊接电流和电弧电压 通常是先根据工件的厚度和焊接位置选择焊丝直径，然后再确定焊接电流和熔滴过渡类型。(2)焊接速度 焊接速度指单道焊时焊枪沿接头中心线方向的相对移动速度。(3)焊丝伸出长度 对于短路过渡来说，合适的焊丝伸出长度为6.413mm，而对于其它型式的熔滴过渡，焊丝的伸出长度一般为1325mm。（4）气体流量 保护气体从喷嘴喷出可有两种情况：合适的层流和接近于紊流的较薄层流。通常喷嘴孔径为20mm左右，气体流量为2030l/min。Page 14 Fronius焊机为完全数字化的新型逆变焊机，它带有微处理控制器。可进行MIG/MAG焊，同时还可实现接触起弧的TIG和手工电焊，在材料适用方面，最适合各种碳钢，镀锌板，不锈钢的焊接，尤其适合铝及铝合金的焊接。TPS4000/5000型数字化焊机主要由电源控制箱、送丝小车、（推拉丝）水冷焊枪、水冷系统和气路系统（氩气表、气瓶）等部分组成，见右图。2.4 Fronius TPS4000/5000气体保护焊设备及使用举例推拉丝水冷焊枪 气瓶和氩气表送丝小车电源控制箱 水冷箱 Page 15控制面板包含控制面板包含：数字显示窗口、调节 旋钮、焊接方法选择、焊枪操作模式、焊丝材料选择、焊丝直径选择、其它功能键等七个部分组成。后所形成的结合部分；后所形成的结合部分；热影响区（一般用（一般用HAZ表示和力表示和力熔合区则是由则是由2.4.1 控制面板控制面板焊接方法选择数字显示窗口调节旋钮焊枪操作模式焊丝材料选择焊丝直径选择其它功能键Page 16 焊缝焊缝是指焊件接缝处经焊接后所形成的结合部分。热影响区热影响区（一般用HAZHAZ表示）是指焊件受热的影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。熔合区熔合区则是由焊缝向热影响区过渡的区域。焊缝是指焊件接缝处经焊接后所形成的结是指焊件接缝处经焊接后所形成的结合部分；合部分；热影响区（一般用（一般用HAZ表示和力表示和力熔合区则是由则是由3、典型接头焊接工艺典型接头焊接工艺Page 173.1 焊接接头形式 对接接头 T型接头 角接接头 搭接接头 有的焊接结构中还有一些其他的接头形式，如十字接头、端接接头、卷边接头、套管接头、斜对接接头、锁底对接接头等，其中铝合金材料的对接焊缝多采用锁底对接接头，如下图。在电弧焊中，由于焊件厚度、结构形状和使用条件等不同，焊接接头形式和坡口形式也不同。下面为四种基本形式：Page 183.2 铝合金试板的焊接（一）（一）1010mmmm试板对接平焊试板对接平焊 1.焊前准备坡口形式 坡口角度（0）间隙（mm）钝边（mm）错边（mm）V 70 3.23.5 0.51.0 0.5 2.焊前清理 a 清洗，b 去氧化膜3.装配、定位焊 4.焊接层数 3层3道 5.焊接工艺参数焊层 焊接电流(A)焊接电压(V)焊丝干伸长(mm)弧长 气体流量(L/min)打底层 200210 2324 15-18-8 24 填充层 230250 2526 12-15-5 盖面层 220240 2425 12-15 1 6.操作要点Page 19案例：某底架边梁门角铣伤的补焊：某底架边梁门角铣伤的补焊 底架在加工过程中不慎造成边梁门角铣伤，为修复此处，相关部门对底架边梁进行补焊工艺试验及SHL1M底架边梁产品的补焊。（照片为模拟补焊工艺试件）。Page 20补焊工艺试验补焊工艺试验 由于铣伤部位位于下门角附近，此部位的焊缝较多，焊接应力较大。同时，铣伤最深的深度近6 mm，只剩2 mm的壁厚，在这种情况极容易焊穿或焊漏，焊穿或焊漏的产生将增加焊缝返修的次数。在此处补焊次数达到两次以上将严重降低结构力学性能。为了补焊能够一次合格，避免多次补焊的现象出现，补焊试验过程中需：1、对补焊区域做UT检查；2、对试件做拉伸试验；3、通过试验和检查，确定最佳的焊接参数及工艺。Page 21根据拉伸试验报告，最终确定的试验焊接参数如下：凹槽深度 焊道 焊接电流 电弧长度 气体流量 备注 5.7 1137+10 20L/min 背面无焊透现象 2135+9 背面无焊透现象 3138+8 49 200+4 Page 22补焊实施过程：（1）使用了引弧板；（2）预热和层间温度，采用氧乙炔对补焊区域进行80120的预热，层间温度在60100；（3）施焊，每道焊缝焊后仔细清渣，在确认没有焊接缺陷的前提下才能焊下一道；（4）焊后检查，对补焊焊缝修磨平整后，经UT、PT检验全部合格，一次通过。Page 234、焊缝的返工及精整焊缝的返工及精整定义焊缝的返工焊缝的返工是指焊接后对不合格焊缝进行返工。焊缝的精整焊缝的精整是指焊接后对焊缝、焊接接头作必要的打磨以保证焊缝的质量及美观。Page 244.1 焊缝的返工焊缝的返工在焊缝返工过程中需注意以下几个方面：在焊缝返工过程中需注意以下几个方面：（1）如焊缝位置发生变化而返工人员无返工资质，则返工人员需考取相关位置焊缝的工作试件。（2）对焊缝气孔、裂纹等缺陷进行返工时，必须经过PT检测查看缺陷清理情况，待缺陷彻底清除后必须将检测遗留的清洗液处理干净，确认清洗液挥发完全后才能进行补焊处理。（3）同一条焊缝返工超过2次需通知相关工艺人员。Page 25 焊缝的返工具体参照标准见附表铝及铝合金电弧熔化焊接头质量要求Page 264.2 4.2 焊缝的精整焊缝的精整清理干净赃物，按照图纸进行自检。选择合理工具进行打磨。慎重选择使用冷却膏。具体打磨要求见附表。Page 27焊缝类型焊缝类型 图示图示 符号符号 单 V 对接焊缝磨平(打磨)双 V 焊缝外凸 角焊缝倒圆角 单V对接焊缝正面磨平，封底焊磨平 带钝边V型对接焊缝封底焊。V型对接焊缝磨平粗糙度 角焊缝双面倒圆角 打磨要求打磨要求 Page 285、焊缝检验一、焊接缺陷 金属材料熔化焊缺陷的划分（ISO6520）二、无损检测 三、测量工具(焊缝检验尺)的应用 四、焊缝外观检测 五、实际操作步骤Page 295.2 无损检测无损检测外观检测外观检测用肉眼或借助样板，或用低倍放大镜观察焊件，以发现未熔合气孔、咬边、焊瘤以及焊接裂纹等表面缺陷的方法。超声波探伤超声波探伤利用超声波探测材料内部缺陷的无损检测方法。射线探伤射线探伤利用x射线或r射线照射焊接接头检查内部缺陷的无损检测方法。磁粉探伤磁粉探伤利用在强磁场中，铁磁性材料表层缺陷产生的漏磁场吸附磁粉的现象而行的无损检测方法。渗透探伤渗透探伤采用带有荧光染料（荧光法）或红色染料（着色法）的渗透剂的渗透作用，显示缺陷痕迹的无损检测方法。Page 305.3 测量工具的应用测量工具的应用5.3.1 坡口间隙测量坡口间隙测量 用多用途尺插入两焊件之间，测量两焊件的装配间隙，从刻度上读出数值。5.3.2 角度测量角度测量将主尺和多用尺分别靠紧被测角的两个面，其示值即为角度值。5.3.3 错边量测量错边量测量 测量错边量，先用主尺靠紧焊缝一边，然后滑动高度尺使之与焊缝另一边接触，高度尺示值即为错边量。5.3.4 宽度测量宽度测量 测量焊缝宽度，先用主体测量角靠紧焊缝一边，然后旋转多用尺的测量角靠紧焊缝的另一边，读出焊缝宽度示值。如果焊缝两侧厚度不一样，可按下图来计算：221Page 315.3 测量工具的应用测量工具的应用5.3.5角焊缝测量角焊缝测量 角焊缝中存在着焊角高度与焊脚长度之间的比例见下图，对此也有不同的量具，以测量这种尺寸如果角焊缝表面不规则，应多测几个位置，焊缝厚度选最低值。5.3.65.3.6焊脚高度测量焊脚高度测量 测量角焊缝焊脚高度，用尺的工作面靠紧焊件和焊缝，并滑动高度尺与焊件的另一边接触，高度尺示值即为焊脚高度。5.3.75.3.7角焊缝厚度测量角焊缝厚度测量 角焊缝厚度测量，把主尺的工作面与焊件靠紧，并滑动高度尺与焊缝接触，高度尺示值即为角焊缝厚度。5.3.8 咬边深度测量咬边深度测量（1）平面咬边深度测量：先把高度对准零位并紧固螺丝，然后使用咬边深度尺测量咬边深度，其示值即为咬边深度。（2)圆弧面咬边深度测量：先把咬边深度尺对准零位紧固螺丝，把三点测量面接触在工件上（不要放在焊缝上），锁紧高度尺，然后将咬边深度尺松开并放于测量处，移动咬边深度尺，其示值即为咬边深度。Page 325.4 外观检测外观检测 外观检测是一种常用的检验方法，它以肉眼观察为主，必要时利用放大镜、量具及样板等外观尺寸对焊缝表面质量进行全面检查。焊缝的外观检测主要通过量规或其它辅助工具来测量所谓的焊缝几何偏差，例如：盖面层余高过大，根部余高过大或表面的不规则性，如咬边、接头缺陷、飞溅等。辅助工具和量规的精确度必有符合要求的公差值。为确定表面缺陷的大小，形状和位置，有时需要：A 通过表面的无损检测方法来补充。如渗透探伤，磁粉探伤。对表面细加工，比如通过打磨来使表面缺陷能够被看清。Page 335.5 5.5 实际操作步骤实际操作步骤 a、看图，清楚焊接材质、焊缝的焊接形式、焊缝的质量等级（CP A、CP B、CP C、CP D）焊缝检测等级（CT 1、CT 2、CT3、CT4）以及验收标准；b、根据检测等级以及产品结构确定相应的无损检测方法，如UT、PT、RT；c、根据图纸进行焊缝的外观检测，检测方法和对缺欠的测量3，4内容所述；d 、发现缺欠则测量其值，并根据焊缝质量等级是否符合验收标准。见2所述；e 、根据检测等级需做UT、PT、RT的焊缝，查找相应的收标准，见2所述；f、需返工的焊缝应做好标识和记录，返工完之后应重新进行检测。演讲完毕，谢谢观看！