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火焰调修在铝合金自动弧焊后的应用研究
发布时间:2018-02-19浏览次数:198返回列表

蒋百威,赖 鸥

中车株洲电力机车有限公司,湖南株洲 412001

摘 要 轨道车辆中采用了大量的6005A 铝合金作为车身焊接材料 ,但铝合金焊接变形是生产中常见的问题。尤其在轨道车辆中铝合金车体的自动化焊接中,焊接变形依然存在,焊后调修尤为重要。本文从工艺研究角度,分析6005A 铝合金材料采用自动弧焊后的火焰调修工艺特性,对其焊接接头的机械性能等方面进行研究,并得出铝合金火焰温度对铝合金焊接件的影响,为铝合金自动焊后的火焰调修的生产提供依据。

关键词 火焰调修;6005A 铝合金;MIG 自动焊

中图分类号 U2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363(2016)12-0107-02

作者简介:蒋百威,中车株洲电力机车有限公司。

赖鸥,中车株洲电力机车有限公司。

轨道车辆铝合金车体墙板的焊接,其弧焊工艺焊接后的产品一般采用手工机械调平方法,调整至要求的平面度相对费时费力。当车辆中的铝合金车体墙板的焊接变形较大时,多采用补焊工艺等来矫正产品平面度,它的缺点是对环境、焊工技能有要求,焊缝易出现气孔、接头软化等缺陷,这些因素困扰了铝合金车体焊接变形技术的提升。由于火焰矫优于手工机械矫正方法,且无缺陷、效率高,对工人技能水平相对要求低,因此在轨道车辆铝 合金车体的制造中采用火焰矫正技术,已成为发展趋势。

1 背景意义

近年来,轨道车辆中铝合金6005 型材A 的焊接已全面应用MIG 自动焊接工艺,该方法相对手工焊接已大大提高了生产效率,但铝合金焊接变形在生产中依然 存在, 局 部变形量大小在4mm ~ 8mm 之间,难以满足高要求的轨道车辆质量要求。解决铝合金6005A 焊后变形的工艺研究尤其重要,也促使现场的工艺不断细化与完善,所以通过本课题研究,火焰调修应用至生产制造中去,将提升轨道交通铝合金车体制造现场技术。

2 研究 内容及分析2.1 研究内容

以轨道车 辆车身的铝合金6005A 侧墙板型材焊接件作[来自www.lW5U.com]为分析 的对象,实施火焰调平 在轨道车辆侧墙板[来自Www.lW5u.com]上的应用分析,采用工装及反变形对侧墙板组型材固定,采用MIG 自动焊工艺焊接,焊缝形式为3V,焊缝分部均匀。焊接工艺参数选择电流为205A,功率为55kW。组焊后变形量测量统计为4mm ~ 8mm,不能满足图纸要求1 000mm 范围内平面度为1mm 要求。通过氧乙炔火焰来加热焊件,并沿着焊缝方向行走,采用点温仪测量加热温度。

2.2 影响铝合金机械性能的变量分析

火焰加热温度:加热温度对铝合金的焊接后的性能也有一定的影响,当温度超过 一定值时,对焊接件的力 学性能影 响越大。加热方式:采用线状法进行火焰加热矫正,即沿着铝合金6005A 焊缝方向。氧气与乙炔火焰燃烧比:为确保MIG 自动焊后的所有试验件的在一定参数下中进行对比测试,本次采用中性焰加热,中性焰是氧与乙炔混合比约为1 :1.2 时燃烧所形成的火焰。

加热速度和冷冷却方 式:在焊接产品进行火焰矫正时,其加热速度与变形量大小有关,针对本次铝合金6005A 型材焊接结构以及焊接变形量, 加热速度定为16mm/s ~ 20mm/s。针对本次铝合金6005A 型材自动弧焊后的火焰调修的冷却方式,采用空冷。

2.3 试验试件加工

根据拉伸试验的要求对MIG 自动焊接的试验件进行加工,样件分别为火焰加热120 ℃、160℃、200℃三组。弯曲试验 试件 的加工三组,试 样为火焰加热温度分别0℃、120℃、160℃。金属材料硬度试验的样件加工三组,试样为火焰加热温度至120℃、160℃、200℃。

2.4 试验数据分析

2.4.1 火焰加热后焊接接头 的力学 性能

为加工后的拉伸试件的试验数据,从试验数据中看出200℃加热后铝合金材 质的抗拉强度降低10%,火焰温度越高抗 拉强度呈明显下降趋势,160℃以内无明显变化。弯曲试件加工后,采用的弯曲压头直径为33mm,从现场试验数据看0℃~ 160℃三组试验件结果显示正弯、背弯试样均能达到180°并能满足弯曲力学性能要求。

2.4.2 火焰加热后硬度情况分析

MIG 自动弧焊缝经过氧乙炔火焰加热后,试验试件为三组,120℃试件实测硬度值统计为70HB ~ 85HB 之间,160℃试件实测硬度值与120℃试件无明显差异,200℃实测的硬度值明显下降,最小值达65HB,与另外两组试样对比,在距离焊缝中心同一位置处接头的硬度知下降,可见火焰加热温度越高并且超过200℃其硬度值将受到影响。

2.4.3 火焰加热后焊接接头显微组织

MIG 自动焊后采用火焰加热调修的试样的50 倍和200 倍的金相,图3、图4 为120℃火焰调平后试样,图5、图6 为180℃火焰调平后试样,如下图所示。

结果表明火焰加热过程的温度控制在0℃~ 160℃时,其试样件的显微组织变化不大,加热升高至180℃以上后,焊热影响晶粒粗大,证明加热过程温度越高,对热影响区的影响越大。因此铝合金火焰调平的温度区域选取为160℃以下较为合理。

3 工艺研究分析

火焰调修在铝合金型材焊接上面的应用,只需要在变形部位焊缝周边采用工艺要求适当的温度对其进行火焰调修,而不需要切焊缝以及一系列补焊之类的熔化焊工序,大大加快了铝合金 车体平面度调修的速度和效率;采用火焰调平对焊缝的表面外有很好的保护,避免机械、焊接等工艺方法的外观损坏;火焰调平的温度控制得不到位,很容易造成铝合金接头组织软化问题;铝合金火焰调修工艺手段还需要强调加热的方式、氧气与乙炔火焰燃烧比、加热速度、冷却等辅助手段,同时还应考虑烤嘴的大小、烤嘴的倾斜角度,确保火焰的有效利用率。

4 结论

1)从工艺上分析,火焰调平工艺应用在铝合金6005A 型材MIG 自动焊后的调修是完全可行的,且能够提高调平的效率;2)调平的火焰加热温度设置为120℃左右为较合理,在此温度下火焰调修不会对产品焊缝接头的机械性能产生的影响。

参考文献

[1]姜澜,王炎金,王宇新,等.高速列车用6005A合金焊接接头组织与性能研究[J].材料与冶金学报,2002(4):302-304.

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