双面氩弧焊在铝镁合金焊接中的应用

钟爱民

【摘 要】合金材料无论是从外观、质量、还是抗腐蚀性以及经济方面，都具有纯金属类的材料无法比拟的优势，在现代生产中，铝合金已成为了一种极其重要的材料，尤其是在石油化工行业聚丙烯聚乙烯的装置中，铝镁合金常用于制作料仓，本文将从焊接方法与工艺两个方面来进行分析，提出一些焊接时应该考虑的问题并提出解决方法。

【关键词】双面氩弧焊；铝镁合金；焊接工艺

众所周知，铝的密度很小，只有2.7g/cm3，是钢、铜、黄铜密度的三分之一，钢的密度是7.83g/cm3，铜的密度为8.9g/cm3，在化工石油产业中，铝合金作为一种物优价廉的原料，已经得到了越来越广泛的运用，最常用的就是石油化工聚丙烯聚乙烯装置中用于制作料仓这一用途。料仓是一种用来储存固体松散物料的容器，与专门储存气体液体的容器不同，料仓的形状要分为两个部分，顶部是尖形或者拱形，仓筒是筒状，而底部是壳锥体形。这是因为不同材料对制作工艺的要求也不尽相同，在用料、组装、焊接、清洗上都要以材料的特殊性为基础，对症下药。

1 铝镁合金在焊接时的特点

铝镁合金在正常状态下并不会发生明显的形状变化，颜色也不会有太大的差别。但是在高温条件下，铝镁合金的强度与可塑性都会变弱，在焊接这种高温的条件下，很容易因为强度低而被烧穿。再一点，铝镁合金的导热功能较强，比热容也相对较大，在焊接时，热量就会迅速的传开，蔓延到金属基体的内侧，这样的特性适合用集中能量且功率较大的焊接方法，在焊接前最好要进行提前预热。铝镁合金还有一个缺点，就是焊接时容易产生氧化反应，容易在内部形成气孔影响制作效果，综合上面的特点可以得出，要想保证设备质量的精良，就必须要对焊接质量进行把控。

2 焊接方法

不同的焊接方法焊接出来的产品质量也不尽相同，既然铝镁合金有这样的特性，那么在选择焊接方法这一方面就需要做好选择，以便产品质量的改善，一下是常见的集中焊接方法：

2.1 手工钨极氩弧焊（TIG）

这种焊接方式在焊接时热效率不高，而且钨极会受到电流的制约，再加上铝镁合金导热率大的特点，会使厚度较大的焊接材料在操作过程中的热量传导加快，使焊接热输入值不够。

2.2 半自动熔化极惰性气体保护焊（MIG）

采用这种焊接方式，直流反接焊接，可以产生效果良好的阴极雾化效果，这种效果可以安全高效的去除在焊接过程中铝镁合金表面产生的氧化膜，保持铝镁合金的质量与外观，也提高了接头焊接质量，提高焊接效率到一倍以上。

2.3 焊接料仓立缝和环缝两人双面同步氩弧焊技术

手工TIG和半自动MIG相结合的焊接技术，将传统单一形式的手工TIG焊接技术单面焊接背面保护的传统方法大大地简化，提高了焊接的效率。

3 焊接工艺

铝镁合金焊接的操作性向来较差，在焊接的过程中极易出现气泡还有因高温产生的变形、热裂纹等，这是因为铝镁合金的性质决定的，所以只能从技术上解决这些难题。

3.1 坡口清理

要先把引弧、熄弧板，引弧和熄弧板要选用和主体同材质的铝合金进行焊缝。破口的加工要和焊件一致，在坡口两侧的50mm以内的范围用丙酮将其油垢与污物打理干净还要用不锈钢丝轮或者铜丝轮将坡口的氧化层清理干净，氧化层一般会出现在坡口和两侧30mm左右处，如果材料出现了严重的氧化就要用锉刀将氧化的区域全部打磨干净，或者用砂轮打磨机将材料打磨出金属光泽，边缘处不要有毛刺，必须要保持光滑。

3.2 焊丝清理

丙酮可以用来清除油垢，在焊接过程中，最好先用丙酮进行清油处理，然后用砂纸将氧化层打磨掉，当然也可以用化学方法进行氧化膜清理，清理方法如下：先将5%-10%的氢氧化钠溶液加热至50-60摄氏度，用溶液清洗焊丝四至五分钟左右，然后在室温下使用25%-30%的HNO3溶液进行中和与钝化处理，处理后等待一到三分钟，用温水将溶液洗净，最后用烘干箱进行干燥处理，烘干箱的温度设置到150摄氏度左右，如果焊丝已经经过钝化处理了就要在真空环境下进行储存，这样使用前就不需要进行二次清洗。氩气纯度要选用99.96%的且含水量要不高于50mg/m3。

3.3 反变形卡具

由于铝镁合金在加热的过程中会失去硬度与耐性，会导致变形，所以在焊接的过程中，为了防止变形可以在铝合金板材坡口处安装反变形卡具，可以减少变形发生；如果焊接过程中板材变形的程度较大，可能会发生点固焊崩开的现象，为了防止这种现象的出现，可以先进行粗点再加点成密集点焊。而且在输了焊缝两端的点固焊之外还要在每米的焊缝进行五处每处不小于50mm的电焊。

3.4 焊接操作

在进行双面氩弧焊中要将两把焊枪保持同步且对准同一个熔池进行焊接，在这种情况下，熔池会一直处在氩气的保护中，外界杂质气体无法进入，且两侧电弧也进行了一定的搅拌作用，会将熔池内的杂物与杂气排除分离，保障物质的纯粹，在焊接过程中两把焊枪要把参数调到一致。双面焊不能缺少砂轮清根这一步，手工氩弧焊焊死也不能脱离氩气保护的范围，否则会造成杂质入侵发生影响最终效果的化学反应，造成板材焊接不稳定出现裂缝或者气孔等问题。在填充焊丝时焊时，要使焊丝与工作平台的之间的夹角达到最小化，通常来说10度的角度是正常的，这是为了保障电弧与氩气的稳定性和纯净，避免出现失误。还要使焊枪与焊缝间的夹角在80到90之间，这是在焊接过程中气流通畅不会紊乱的基础，与此同时还能使气体保持纯净，不会有杂质进入。在送丝时要注意，送丝的位置要在钨极的前方，填充焊丝要一边熔化一边推送。只有这样，熔池中熔化了的填充金属才能够完整的和基体金属相结合，此外在推送焊丝的过程中要干净利索不可拖泥带水，否则高温情况下会极易造成焊丝前端出现氧化膜，因此在这种情况下会使基体金属内部出现杂质，金属不纯，就会导致兼容性出现问题。如果发现有这种情况发生，就要立刻将熔入杂质的部分剔除出来，等到所有杂质清除之后才能够再次进行电焊操作。最重要的一点，要务必保持焊接现场环境的干燥，不可湿气重，会导致水分侵入金属造成高温条件下发生不可控的失误，也要做好防风工作。

3.5 焊接操作

焊接时要讲焊缝分为三段，在焊接各段焊缝时要注意从下往上进行焊接，胀圈要和筒内侧的环缝上缘相贴，一条环缝中最少要安排四队焊工沿着环缝圆分布，这四对焊工要掌握好焊接时的速度、下手的时机、焊接时的方向，力争全部整齐划一，每根焊丝的长度为1000mm左右，进行完一根焊丝时要进行退焊。如果是手工钨极氩弧焊的电压，要是没有发生过电路短路就要采用短弧焊接。除此之外，在一切焊接工作都完成以后还要进行最后的打磨，磨掉料仓底部、筒体以及锥底内侧焊缝会出现的毛刺。

4 焊后检验

铝镁合金的焊接接头如果是用双面氩弧焊完成的，要经过外观的检查，看是否产生了气孔、热裂纹、飞溅，或者是焊缝表面活着周边有没有尚未打磨光滑的毛刺，焊缝是否均匀对称。将材料的外观打理好之后，进行无损检查。只要表面无气孔等外观问题，表层光滑，棱角值2mm以下，进行煤油试漏以及气密性试验都没有发现什么问题，就可以称之为没有焊接缺陷的作品。

在进行铝镁合金的焊接工作中，双面氩弧焊可以进行高效迅速的焊接工艺，特殊的工艺能够保证铝镁合金在焊接过程中保持其特质，不会因高温而变形，不仅美观，也会保障其坚韧性，采用双面氩弧焊焊接技术能够保证焊接质量，降低作业成本，使焊接材料与基体金属更加完美的契合。

【参考文献】

[1]曾乐.现代焊接技术手册[M].上海：上海科学技术出版社.1996.

[责任编辑：李书培]