本發(fā)明涉及一種鋁合金管氬弧焊接過程優(yōu)化方法。
背景技術：
目前，在國家級的焊接技能競賽項目中，鋁合金管的焊接已成為常規(guī)比賽項目，由于鋁及鋁合金具有導熱性強而熱容量大，線脹系數大，熔點低和高溫強度小等特點，鋁管的焊接特性，在焊接時易產生氧化、氣孔和未熔合等缺陷。在參賽選手培訓過程，傳統方法是按照競賽技術文件要求，通過教練經驗傳授和選手的進行試件的焊接練習和個人摸索，才能長時間的總結適合于自己的一套焊接技藝，由于選手的水平差異導致培訓所用時間長，材料和機械使用成本高，現場發(fā)揮時焊接質量不穩(wěn)定。對于鋁合金管氬弧焊接過程以及焊接的效果都無法公平、客觀的進行評價或評估。
同時，傳統的試件坡口加工時角度一般為30°，對接后焊接角度偏下偏小，易造成根部未焊透等缺陷，同時采用銼刀或鋼磨頭打磨坡口，致使坡口邊存在毛刺且容易損傷內坡口邊，導致焊接時產生氣孔、燒穿等缺陷。
焊接接頭成型質量提升慢，操作者所花費的時間、精力較長，所消耗的材料、機械等成本較高，同時由于鋁合金焊接時的強光、強紫外線輻射等，較長時間的訓練對操作者的身心健康造成傷害。
技術實現要素：
本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種鋁合金管氬弧焊接過程優(yōu)化方法，本發(fā)明通過對焊接中幾個關鍵技術點進行設置有針對性的焊接方法，使焊接效果優(yōu)化，同時，能夠建立統一的評估準則，合理評價操作者的水平，能夠適用于焊接技能競賽項目。
為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
一種鋁合金管氬弧焊接過程優(yōu)化方法，包括以下步驟：
(1)對試件進行坡口打磨處理，使坡口角度為35°，露出金屬光澤后在設定時間內進行焊接；
(2)將試件在工位架上進行垂直組對檢查，看是否存在間隙，如果存在縫隙則將坡口邊緣銼平；
(3)打磨焊絲，將焊槍的鎢棒鎢極打磨成圓堆型，在保持設定的氬氣純度、含水量和氣體流量下進行焊接；
(4)將制備好的試件組對，組對時不留間隙，不存在角變形，依次進行打底焊接、焊縫接頭和蓋面焊接；
(5)檢測焊縫的外觀和射線檢測內部質量，將不同的焊接成品數據傳輸到數據庫，進行大數據分析，根據數據分析，不斷調整優(yōu)化焊接工藝參數。
所述步驟(1)中，試件采用鋁合金專用的超硬鎢鋼圓鋸片對坡口打磨處理，通過焊縫檢測尺檢查確認使坡口角度為35°，在打磨時內坡口邊不修理，保持平直。
所述步驟(1)中，試件坡口兩側40-60mm范圍內表面用鋼磨頭打磨干凈，露出金屬光澤，制備好的試件必須在1.5-2.5小時內進行焊接，否則重新進行打磨制備.
所述步驟(3)中，氬氣純度不低于99.99％，且含水量不大于50mg/m3，氣體流量為15—20l/min，環(huán)境溫度不低于5℃，否則預熱至100—200℃后再施焊。
所述步驟(4)中，打底焊接電流為150-160a，清理比例為[-20,-15]，交流偏值為120；焊接時焊槍與試件成90°夾角，不可前后傾斜，鎢極伸出長度為[2,4]㎜，焊絲與焊縫成50°—70°夾角，加絲時利用焊絲頂融化的熔池，向熔池后面加絲。
所述步驟(4)中，焊接過程中，點固的焊點要打磨掉，且不要把坡口根部磨穿。
所述步驟(4)中，若發(fā)現存在氣孔，立即停止施焊，進行修磨處理，并檢查焊縫根部是否未熔合。
所述步驟(4)中，在打底焊縫接頭前，適用超硬鎢鋼圓鋸片將前面的熄弧點打磨出斜坡，起弧時要在斜坡的后面起弧，形成熔池后在加入焊絲進行焊接，最后收弧時要將第一個起弧點打磨出斜坡，慢慢息弧。
所述步驟(4)中，蓋面焊接前，設置焊機電流為140-150a，清理比例為[-20，-5]，交流偏值為120。
所述步驟(4)中，蓋面時焊槍與焊縫成90°夾角，焊絲采用與焊縫圓的剪切線的角度加絲，焊槍采用圓圈型擺動法擺動，焊縫的接頭利用鎢鋼圓鋸片打磨，以保證接頭的高低差，打磨時不要損傷的原始焊縫，最后的收弧時要把第一個起弧點打磨出斜坡，慢慢息弧。
與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明采用鋁合金專用的超硬鎢鋼圓鋸片對坡口打磨處理，坡口邊無毛刺和缺口避免焊接時產生氣孔、燒穿等缺陷；坡口角度為35°，解決了由于試件坡口角度偏小，易造成根部未焊透等缺陷的問題。
本發(fā)明在整個焊接過程對操作者操作手法進行指導，使每個操作者易于掌握統一的鋁合金管的焊接技能，保證焊接接頭的外觀質量和內部質量。
對操作者的焊接效果進行大數據分析，根據數據分析不斷調整優(yōu)化焊接工藝參數，達到最佳焊接效果，有助于在更優(yōu)化焊接過程。
具體實施方式：
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。
需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
正如背景技術所介紹的，現有技術中存在對于鋁合金管氬弧焊接過程以及焊接的效果都無法公平、客觀的進行評價或評估且焊接接頭成型質量提升慢，操作者所花費的時間、精力較長，所消耗的材料、機械等成本較高，同時由于鋁合金焊接時的強光、強紫外線輻射等，較長時間的訓練對操作者的身心健康造成傷害的不足，為了解決如上的技術問題，本申請?zhí)岢隽艘环N鋁合金管氬弧焊接過程優(yōu)化方法，包括以下步驟：
(1)對試件進行坡口打磨處理，使坡口角度為35°，露出金屬光澤后在設定時間內進行焊接；
(2)將試件在工位架上進行垂直組對檢查，看是否存在間隙，如果存在縫隙則將坡口邊緣銼平；
(3)打磨焊絲，將焊槍的鎢棒鎢極打磨成圓堆型，在保持設定的氬氣純度、含水量和氣體流量下進行焊接；
(4)將制備好的試件組對，組對時不留間隙，不存在角變形，依次進行打底焊接、焊縫接頭和蓋面焊接；
(5)檢測焊縫的外觀和射線檢測內部質量，將不同的焊接成品數據傳輸到數據庫，進行大數據分析，根據數據分析，不斷調整優(yōu)化焊接工藝參數。
所述步驟(1)中，試件采用鋁合金專用的超硬鎢鋼圓鋸片對坡口打磨處理，通過焊縫檢測尺檢查確認使坡口角度為35°，在打磨時內坡口邊不修理，保持平直。
所述步驟(1)中，試件坡口兩側40-60mm范圍內表面用鋼磨頭打磨干凈，露出金屬光澤，制備好的試件必須在1.5-2.5小時內進行焊接，否則重新進行打磨制備.
所述步驟(3)中，氬氣純度不低于99.99％，且含水量不大于50mg/m3，氣體流量為15—20l/min，環(huán)境溫度不低于5℃，否則預熱至100—200℃后再施焊。
所述步驟(4)中，打底焊接電流為150-160a，清理比例為[-20,-15]，交流偏值為120；焊接時焊槍與試件成90°夾角，不可前后傾斜，鎢極伸出長度為[2,4]㎜，焊絲與焊縫成50°—70°夾角，加絲時利用焊絲頂融化的熔池，向熔池后面加絲。
所述步驟(4)中，焊接過程中，點固的焊點要打磨掉，且不要把坡口根部磨穿。
所述步驟(4)中，若發(fā)現存在氣孔，立即停止施焊，進行修磨處理，并檢查焊縫根部是否未熔合。
所述步驟(4)中，在打底焊縫接頭前，適用超硬鎢鋼圓鋸片將前面的熄弧點打磨出斜坡，起弧時要在斜坡的后面起弧，形成熔池后在加入焊絲進行焊接，最后收弧時要將第一個起弧點打磨出斜坡，慢慢息弧。
所述步驟(4)中，蓋面焊接前，設置焊機電流為140-150a，清理比例為[-20，-5]，交流偏值為120。
所述步驟(4)中，蓋面時焊槍與焊縫成90°夾角，焊絲采用與焊縫圓的剪切線的角度加絲，焊槍采用圓圈型擺動法擺動，焊縫的接頭利用鎢鋼圓鋸片打磨，以保證接頭的高低差，打磨時不要損傷的原始焊縫，最后的收弧時要把第一個起弧點打磨出斜坡，慢慢息弧。
作為一種典型實施例，本發(fā)明用于競賽，所需主要設備和材料及焊接方法：
焊接設備：交直流方波鋁焊機；
鋁合金管規(guī)格：φ80×5mm，材質：5a06鋁鎂合金；
鋁焊絲規(guī)格：2.4mm，3.2mm，型號：sal5356；
焊接方法：交流鎢極氬弧焊；
焊接位置：垂直固定組對焊接；
參訓選手：具有一定的gtaw操作技能基礎。
首先對經過車床加工好的試件采用鋁合金專用的超硬鎢鋼圓鋸片對坡口打磨處理，通過焊縫檢測尺檢查確認使坡口角度為35°，在打磨時注意內坡口邊不得修理，保持平直。該加工方式坡口處不會產生毛刺，可以減小焊接時氣孔的產生。試件坡口兩側50mm范圍內表面用鋼磨頭打磨干凈，露出金屬光澤，制備好的試件必須在2小時內進行焊接，否則重新進行打磨制備，這是因為鋁易在空氣中氧化產生致密的氧化膜，如不進行處理在焊接時會出現氣孔缺陷。
將試件在工位架上進行垂直組對檢查，看是否存在間隙。如果存在間隙會造成燒穿缺陷，可用銼刀經內坡口邊緣輕微用力銼平，打磨后出現的毛刺要清理干凈，盡量不出現鈍邊，否則鈍邊過厚會對打底焊接時造成影響，導致未焊透。
所用焊絲用鋼絲球打磨一遍，確保焊絲表面打磨干凈，清理好的焊絲放入專用焊絲筒內，必須在8小時內用完，否則容易氧化需要重新處理。
焊槍的鎢棒選用鈰鎢棒，鎢極打磨成圓堆型，不可太尖但要圓滑沒有棱角。
氬氣純度不得低于99.99％，且含水量不應大于50mg/m3，氣體流量為15—20l/min。
環(huán)境溫度不低于5℃，否則應預熱至100—200℃方可施焊。
將制備好的試件組對，組對時不留間隙，不得存在角變形。
點固前預留好起弧點a，以a點為等邊三角形頂點，確定另外兩個頂點b、c，也就是需要點固的兩點，點固電流不宜過大，不可焊透，點固牢靠，以防焊接時受力變形或拉開。
打底焊接前，設置焊機電流為150-160a，清理比例為-20—-15，交流偏值為120。
焊接起弧處在a點，焊槍與試件成90°夾角，不可前后傾斜，鎢極伸出長度約為3㎜。焊絲與焊縫成50°—70°夾角，加絲時要用焊絲輕輕去頂融化的熔池，要向熔池后面加絲，不要向熔池里面加絲，向熔池里面加絲容易造成根部夾絲。在起弧時可以上下輕微擺動焊槍，隨后焊槍無需擺動，焊接時焊接速度不宜過慢。焊接時若發(fā)現加入焊絲后正面熔池過厚、過寬，這表明根部沒有焊透，加入的焊絲都融化在了表面的熔池里。
焊接過程中，點固的焊點要打磨掉，但不可要把坡口根部磨穿。若發(fā)現存在氣孔等缺陷，立即停止施焊，進行修磨處理，并檢查焊縫根部是否未熔合。
在打底焊縫接頭前，要先用超硬鎢鋼圓鋸片將前面的熄弧點打磨出斜坡，這樣接頭比較容易。起弧時要在斜坡的后面起弧，形成熔池后在加入焊絲進行焊接。最后收弧時要將第一個起弧點a打磨出斜坡，慢慢息弧，并留出一段“小尾巴”。
蓋面焊接前，設置焊機電流為140-150a，清理比例為-20—-5，交流偏值為120。
打底焊接完成后，經目視檢查確認無誤后，用超硬鎢鋼圓鋸片將打底層焊縫的接頭和高點輕微打磨一下，使打底層焊縫平滑。蓋面時焊槍與焊縫成90°夾角，焊絲可采用與焊縫圓的剪切線的角度加絲，焊槍采用圓圈型擺動法擺動。焊縫的接頭同樣用超硬鎢鋼圓鋸片打磨一下，以保證接頭的高低差，打磨時不要損傷的原始焊縫。最后的收弧時要把第一個起弧點打磨出斜坡，慢慢息弧，收出一個“小尾巴”。
焊接完成后依據競賽規(guī)程文件評判標準進行外觀評分和射線檢測內部質量，建立選手培訓過程數據庫，將所焊的試件得分和出現問題情況輸入數據庫，對選手培訓效果進行大數據分析，根據數據分析，不斷調整優(yōu)化焊接工藝參數，達到最佳焊接效果和最優(yōu)成績。
采用鋁合金專用的超硬鎢鋼圓鋸片對坡口打磨處理，坡口角度為35°，試件解決了由于試件坡口角度偏小，易造成根部未焊透等缺陷，如果想讓根部焊透就要加大電流，這樣會造成外坡口邊被融化，坡口邊寬窄不齊，對后續(xù)的焊縫蓋面造成很大影響。同時電流過大會大大增加焊縫內部產生氣孔的幾率。若采用銼刀或鋼磨頭打磨坡口，致使坡口邊存在毛刺且容易損傷內坡口邊，導致焊接時產生氣孔、燒穿等缺陷。
以上所述僅為本申請的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內。
上述雖然對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內。