张宏伟

摘要：针对铝合金板焊接易出现的变形、未熔合、未焊透、密集气孔等问题， 结合本单位及比赛实际情况与要求，对铝合金板V型坡口立对接单面焊双面成形的氩弧焊技术进行初步探索，主要有精确的坡口加工、良好的装配与定位、较好的控制反变形控制、合适的焊接工艺参数等。

关键词：铝合金;V型坡口;立对接;焊接技术

中图分类号：TG444.73                                  文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2020）22-0092-02

0  引言

随着目前世界及我国现代工业的高速发展，各行业企业对铝合金焊接的需求明显扩大，要求也不断提高。随之而来的各类职业院校焊接技能大赛及焊工考试中，常出现铝合金板对接平焊或立焊操作项目[1]，其中立对接难度更大。通常在铝合金焊接中，主要有角变形、根部未焊透、未熔合、内部密集气孔等缺陷[2]，将直接导致产品焊接质量不达标、技能大赛选手落选的后果。

针对这些问题，我们结合本单位实际情况，以及技能竞赛要求[3]，对铝合金板V型坡口立对接，我们采用钨极氩弧焊方法，对单面焊双面成形的焊接技术进行不断探索与尝试，主要包括：坡口加工、装配定位、控制反变形大小、选择焊接工艺参数等，具体如下文所述。

1  焊接工艺

1.1 焊前准备

1.1.1 工件加工

工件为铝锰合金（3003），尺寸为250×40×8mm单边带40°坡口，如图1所示。为保证铝板焊后不变形、反面能够成形及内部不出现未熔合、未焊透和气孔等现象，焊前必须留余量。我们采用平口剪板机剪切铝板，最好用切割机切割后上铣床加工，尺寸为250×40×8mm，这样能够很好的控制精度，要求尺寸误差在±0.5mm范围内。

1.1.2 焊接材料

由于工件工件为铝锰合金，因此我们焊材选用与铝板相匹配的铝锰合金焊丝，型号为SAl 3103，直径分别为Φ2.5mm和Φ3.0mm的两种焊丝。由于铝焊缝内部容易出现气孔，所以我们选用氩气纯度为99.99%的高纯氩气。

1.1.3 焊接设备及工具

氩弧焊机选用江苏省职业学校焊接技能大赛指定品牌汉神-WSME315交直流两用焊机，采用交流焊接，钨针选用Φ3.0mm，前端打磨成圆型，其他焊接辅助工具主要有大力钳、不锈钢丝刷、手套、加热喷灯等，如图1所示。

1.2 开坡口

加工坡口[4]采用机械切割方法，用铣床或数控车床切割V型坡口，坡口角度为40°，严格控制精度，要求角度误差在±1°范围内。

1.3 焊前清理

清理方法可用合金磨头把坡口二侧20mm范围内表面氧化膜去除打磨成亮白色，再用工业酒精和无纺布顺着一个方向擦拭2-3遍，不需要留钝边。

2  焊接

2.1 焊接工艺参数选择

虽然选用的铝板只有8mm厚，但由于铝板熔点较低，导热快所以我们必须进行分三层进行焊接，分别为打底焊、填充焊、盖面焊，尤其对于打底焊来说，电流过大，变形也较大，因此必须精确选择定位焊、打底焊、填充焊、盖面焊的焊接工艺参数，具体如表1所示。

2.2 装配定位及反变形

为了保证铝合金板立对接焊缝双面成形良好，且不烧穿，装配时，工件之间不留间隙，定位焊点在工件两端处。两点定位焊后，要对焊件进行反变形控制[5]，使反变形的角度θ约2-3°，误差精确到±1°，具体如图2所示。

2.3 打底焊

在铝合金工件正式施焊前，最好采用喷灯对工件正面进行预热，由于立对接焊缝的熔化金属因重力作用而产生下坠，熔池的大小和形状不容易控制，要注意预热的温度不宜过高，预热温度应控制在200℃左右，可以用TEMPILSTIK温度测试蜡笔，该系例的测试蜡笔共有87个温度级别，由40℃开始到400℃以下，每5℃为一个级别，焊前用蜡笔在预热处画一直线，当预热温度达到所选定的温度时，则该颜色的蜡笔会改变颜色。这样就可以停止预热。

打底焊时，从下向上进行焊接，右手握焊枪，左手拿焊丝。钨极伸出喷嘴长度为4-8mm，喷嘴与焊件夹角为75-85°，引弧后将电弧在定位焊缝处稍加停留，当定位焊缝处熔化后，方可加丝，加丝时，向熔池内送焊丝用力不能过猛，焊丝不能超越熔池前端。焊枪沿着坡口两侧作均匀的锯齿形摆动。同时，电弧不能抬得过高，摆动的幅度也不能过大，手动加丝速度均匀，加丝动作均匀、有规律。氩弧焊过程中，还要注意观察焊接参数的变化及相互关系，随时调整焊枪的角度和焊接的速度。当发现熔池增大、焊缝出现下塌时，说明熔池温度偏高，这时要加快焊接速度和加丝速度;当发现熔池较小时，说明熔池温度偏低，这时应减慢焊接速度和加丝速度，直至熔池恢复原来尺寸大小。

打底焊后，对焊缝进行清理，清除打底层的黑灰、飞溅等，保护铝合金工件表面的同时，保证焊缝表面干净，焊缝反面成形如图3所示。

2.4 填充焊

打底焊后，进行填充焊，填充焊的具体焊接操作方法和注意事项与打底焊基本相同。填充焊时，要适当的减小焊接电流，焊接过程中焊枪应做左右锯齿形横向摆动，因填充层的焊接区域增大，焊枪摆动的幅度要比打底焊大，同时，焊丝在打底层与焊件坡口面相接处，保证坡口两侧完全熔合。填充层的焊缝应比焊件表面低1mm左右，坡口两侧的棱边不能熔化，要保持坡口边缘的原始形状，直至焊接结束。填充焊后，仔细清理干净焊缝表面，为盖面焊打好基础。

2.5 盖面焊

盖面焊的焊接操作方法与打底层的方法也基本相同，焊接过程中焊枪的摆动幅度要更大一些，同时注意电弧摆动到两侧棱边处时，要压低电弧，防止产生咬边。还要根据焊缝的余高而确定送丝速度，保证熔池充分填满剖口两侧的棱边，盖面焊后，同样清理焊缝，确保焊缝表面干净，焊缝正面成形如图4所示。

2.6 焊后检测

焊后，通过游标卡尺和焊接检验尺对被焊工件进行检测[6]，焊缝无气孔、咬边、未焊透、未熔合等明显缺陷，且变形控制在2-3mm范围内，达到一般焊接技能考核及普通铝合金产品焊接标准。

3  结论

综上所述，对于铝合金板V型坡口立对接的氩弧焊，为获得良好的单面焊双面成形效果，结合各行业企业中铝合金产品的焊接质量要求，及各类焊接技能竞赛中铝合金项目标准，焊接技术要点如下：

①焊前尺寸预留与坡口精确加工：焊前尺寸加工，必须留有余量，一般尺寸误差控制在±0.5mm范围;坡口加工采用机械加工方法，角度误差控制在±1°范围内。

②正确选择焊接工艺参数：打底焊电流为160-180A，填充焊电流为180-200A，盖面焊电流为200-220A，氩气流量在8-10L/min等。

③合理的焊接工艺顺序：焊前、焊后必须仔细清理焊件;焊前适当预热，温度控制在90℃左右;严格控制好送丝速度、焊丝摆动规律、喷嘴与焊件的夹角等。

参考文献：

[1]刘云龙.国家职业资格培训教材（焊工高级）[M].2007：74-75.

[2]周万盛，姚军山.铝及铝合金的焊接[M].北京：中国机械工业出版社，2006.

[3]黄声明.浅谈手工钨极氩弧焊操作的训练要点[J].福建建材，2014（17）：23-25.

[4]徐在林.焊接坡口加工方法的选择[J].机械工人，2001（12）：53-56.

[5]高磐.焊接變形的控制与矫正[J].科技风，2011（3）：159.

[6]戴建树.焊接生产管理与检测[M].北京：机械工业出版社，2011：167-170.