双丝MIG焊焊接工艺在改善高速列车车体焊接质量中的应用.doc

PAGE8 / NUMPAGES8 焊接技师专业论文 题目：双丝MIG焊焊接工艺在改善高速列车车体焊接质量中的应用 姓 ???名：???? 职 ??? 业：? ??? 身份证号： 鉴定等级：技师 年 月 日 双丝MIG焊焊接工艺在改善高速列车 车体焊接质量中的应用 摘　要：高速列车行业的飞速发展使铝合金型材得到了很好的应用，但老的铝合金车体的焊接质量及效率已满足不了其现有要求。本文讲述了铝合金车体双丝焊焊接工艺，并分别对双丝焊和单丝焊的焊接接头进行了X射线无损检测、显微组织分析、性能变化检测和拉伸断口形貌分析。研究了双丝MIG焊焊接工艺方法在高速动车组车体用6005A-T6铝合金的焊接成型可行性。结果表明，双丝焊焊接速度高、焊缝成形好，接头组织致密、晶粒细小，接头力学性能优良，适合高速列车的大批量自动焊生产。 关键词：6005A铝合金；双丝MIG焊；显微组织；力学性能；高速列车 0 引　言 　　轨道客车轻量化车体结构是铁路实现列车高速运行的关键技术之一，大型中空挤压型材6005A-T6铝合金是一种中等强度铝合金，主要用于城铁客车、铁路客车，尤其是高速动车组的车体制造，车体制造过程中大量采用焊接机器人进行自动焊接。传统机器人焊接主要采用单丝焊，但是单丝焊焊接速度较慢，生产效率较低，如提高焊接速度，易产生焊缝余高大、未焊透、咬边，甚至不成形等缺陷，很难满足当今大批量高效生产优质高速列车车体的需要。 　　近年奥地利Fronius公司开发出了“TIME Twin”双丝MIG焊焊接技术，应用两台相互独立的焊机各控制一根焊丝，使用同一个喷嘴，形成不同的熔池。两焊机参数可单独设定，焊丝材质、直径、送丝速度可不同，焊接电弧稳定，熔滴过渡可控，焊接热输入量、焊接变形、飞溅相对单丝焊小，可大大提高焊接熔覆率和焊接速度，做到高效生产。研究证明，双丝焊的后丝电弧对熔池具有搅拌作用，焊接时一脉一滴的熔滴过渡方式焊缝成形稳定，焊接飞溅和气孔率低。本文研究双丝焊在该领域应用的可行性，为提高焊接生产效率提供参考数据，对上述材质的双丝焊焊接工??、接头组织及性能进行了深入研究。 1 实验材料及其焊接性 1.1　实验材料 材料取自高速动车组车体墙板用大型中空铝合金挤压型材，牌号为6005A，热处理状态为T6态，其化学成分见表1。 型材壁厚4 mm，型材对接前已分别预开了35°坡口，留1 mm钝边，钝边接触处不留间隙。焊接填充材料采用意大利MTL公司生产的ER5087焊丝，焊丝直径为1.2 mm，其化学成分见表2。 保护气体选用Ar纯度99.99%的氩气。 1.2 实验材料的焊接性 1）由于铝与氧的化学亲和力很强，材料表面易生成薄薄的一层致密的氧化膜Al2O3，这层氧化膜给焊接造成困难，一是Al2O3不导电从而影响电弧燃烧，当氧化膜较厚时严重阻碍铝的熔合。其次因为氧化膜的熔点远高于铝的熔点，而密度又远高于铝，焊接时易形成未熔合和夹杂。此外氧化膜中含有一定数量的结晶水和吸附水，往往又是产生气孔的根源。所以施焊前和施焊中清除氧化膜是焊接铝合金必要的工艺程序。 2）铝合金的比热容、电导率、热导率比钢的大，焊接时的热输入将向母材迅速流失，因此需采用高度集中的热源，焊接的热输入也比钢要大，有时还需预热。 3）铝的热膨胀系数是碳钢的2倍，而弹性系数又比钢小很多，因此铝合金的焊接变形比碳钢要大得多，焊接铝合金要求采用热量集中的焊接方法，即热量集中的热源。 4）铝合金熔点低，在加温到熔化之前无明显的颜色变化，给焊接操作带来一定困难。 2 焊接工艺方法及操作要点 2.1 焊接设备 双丝焊采用IGM Robot RTI330-S大型双丝焊机器人系统，配以两台互相独立的FroniusTPS5000型MIG焊机，各自通过两套送丝机、两根送丝软管、两个独立的导电嘴分别将焊丝同时送进共用的一个焊枪中，这样焊接过程送丝互不干扰，且焊丝在双电弧中被熔化，形成一个熔池。单丝焊采用IGM公司的单丝焊机器人系统，也配以同型号MIG焊机。 2.2 焊接方法及工艺参数 环境温度为22.5℃，空气相对湿度为17.4%。双丝焊的两台焊接电源设定为主从模式，即行走在前面的前导焊丝对应主机（master）；行走在后面的跟踪焊丝对应从机（slave）。两台焊机各自的电弧参数可任意调节，可用不同脉冲频率组合进行焊接。焊接工艺参数见表3。 2.3 操作要点 1）焊前试件清理 焊前用机械方法去除工件表面氧化层，用压缩空气吹除表面粉尘，并用酒精擦拭表面，然后执行焊接。清理后4h内未焊接，需重新清理。 2）焊丝及保护气体的要求 焊丝在运输及存放时，必须保证环境的干燥，防止焊丝表面吸收水分而