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地铁铝合金车体焊接培训PPT


铝合金车体焊接知识培训

第一节 第二节 第三节 第四节 第五节

铝合金焊接基础知识 焊接设备简介及操作 典型接头焊接工艺 焊缝的返工及精整 焊缝的质量检验

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1 、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 。
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1.2 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
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1.2.1 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。

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焊接位置

PA-平焊 PB-平角焊 PG-立向下焊

PC-横焊

PD-仰角焊

PE-仰焊

PF-立向上焊

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常见铝合金焊接缺陷及成因
常见缺陷 焊缝金属裂纹 近缝区裂纹 近缝区裂纹 成因 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 1 近缝区过热 2 焊接热输入过大 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

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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

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1.3 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。

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2 、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。

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2.1 焊接设备选用的原则

适用性原则
选择焊接设备时要充分考虑焊接对象的 材料、结构及尺寸、焊接质量、 材料、结构及尺寸、焊接质量、批量大 小和焊接环境等因素, 小和焊接环境等因素,以满足生产的各 项要求。 项要求。

经济性原则
主要考虑设备的投入成本、使用成本和 主要考虑设备的投入成本、 维护维修时间及成本等经济因素。 维护维修时间及成本等经济因素。

成套性原则
应尽量考虑生产所需的辅助材料的来源 同时也要考虑设备的辅机、 是否便利 ,同时也要考虑设备的辅机、 辅件的购买或自制是否便利 。

安全性原则
选择的焊接设备应具有较高的安全性能, 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 。

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2.2 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:

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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 a 优点
(1)能焊接除熔点非常低的铅、锡以外的绝大多数金属和合金; (2)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;(3)无飞溅,免去焊后去渣工序;(4)某些 场合可不加填充金属;(5)焊接薄板的优势明显,适合全位置焊接;(6)能进行脉冲焊 接,减少热输入;(7)明弧,能观察到电弧及熔池;(8)填充金属的填加量不受焊接电 流影响。

b 缺点
(1)焊接速度低; (2)熔敷率小; (3)需要采取防风措施; (4)焊缝金属易受钨的污染; (5)消耗氩气,成本较高。

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2.3 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6.4~13mm,而对于其它型式的熔 滴过渡,焊丝的伸出长度一般为13~25mm。 (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20~30l/min。
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2.4 Fronius

TPS—4000/5000气体保护焊设备及使用举例

? 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。 ? TPS—4000/5000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。

气瓶和 氩气表 送丝小 车 推拉丝水 冷焊枪

电源控 制箱

水冷箱

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2.4.1 控制面板
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; 结合部分; 数字显 热影响区(一般用 表示和力熔合区则是由 (一般用HAZ表示和力 表示和力 则是由 示窗口
其它功 能键 焊丝材料 选择 焊丝直 径选择 焊枪操 作模式 调节旋 钮 焊接方 法选择

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3、 典型接头焊接工艺 、
? 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HAZ HAZ表示) HAZ 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 是指焊件

接缝处经焊接后所形成的 结合部分; 结合部分; 热影响区(一般用 (一般用HAZ表 表 示和力熔合区则是由 示和力 则是由

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3.1 焊接接头形式
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:

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。

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3.2 铝合金试板的焊接 ?(一)10mm试板对接平焊 ( 10mm试板对接平焊 mm
1.焊前准备
坡口形式 V 坡口角度(0) 70 间隙(mm) 3.2~3.5 钝边(mm) 0.5~1.0 错边(mm) ≤0.5

2. 焊前清理 4. 焊接层数
焊层 打底层 填充层 盖面层

a 清洗 ,b 去氧化膜 3层3道
焊接电压(V) 23~24 25~26 24~25 焊丝干伸长(mm) 15-18 12-15 12-15 弧长 -8 -5 1 气体流量 (L/min) 24

3. 装配、定位焊 5. 焊接工艺参数
焊接电流(A) 200~210 230~250 220~240

6. 操作要点
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案例: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)。

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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。

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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 5.7 焊道 1 2 3 4~9 焊接电流 137 135 138 200 电弧长度 +10 +9 +8 +4 气体流量 20L/min 备注 背面无焊透现象 背面无焊透现象

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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80℃~120℃的 预热,层间温度在60℃~100℃; (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。

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4、 焊缝的返工及精整 、

?定义
焊缝的返工是指焊接后对不合格焊缝进行返工。 焊缝的返工 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 焊缝的精整 及美观。

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4.1 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。

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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

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4.2 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。

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打磨要求
焊缝类型
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

图示

符号

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5 、 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

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5.2 无损检测
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 利用超声波探测材料内部缺陷的无损检测方法。 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 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 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。
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5.3 测量工具的应用
5.3.1 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 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 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 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:
Η= Η1 + Η 2 2

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5.3 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。 5.3.6焊脚高度测量 5.3.6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。 5.3.7角焊缝厚度测量 5.3.7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 (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 ? 31

5.4 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。

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5.5 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。

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