地铁铝合金牵引梁双面双弧焊接工艺研究

摘要

随着铝合金越来越多地应用于结构部件，厚板铝合金的焊接成为关键技术之一。本论文以地铁结构功能部件——铝合金牵引梁焊接生产作为研究背景，分析了传统单面MIG焊存在的焊接效率低下、容易产生各种焊接缺陷、返工率高、生产成本高等问题。指出该问题主要是由单面MIG焊的正反交替焊接及其清根过程所导致的，由此将双面电弧焊接(DSAW)方法引入到该部件的焊接应用中，并研究了配套工艺以适用于厚板铝合金结构的焊接生产，实现不清根的同时，提高了焊接质量和效率。
　　论文首先分析了地铁铝合金牵引梁的特点，设计了双面双弧焊接试验方案并构建了试验平台。选择了双电源DSAW焊接工艺，确定了相应的试验母材、焊丝、保护气体、基本接头形式等试验条件。针对20mm厚的铝合金板材进行对比试验，在坡口形式、保护气体种类及流量不发生变化的情况下，试验验证了DSAW进行打底焊的可行性。结果表明采用DSAW进行的打底焊相比采用两次单面MIG焊进行的打底焊具有诸多优点：不需清根，焊缝形貌好，易于焊透，焊接缺陷少，焊接变形小，焊丝耗材节约20％以上。
　　从提高熔深、减小坡口、提高熔敷效率等方面着手，研究了进一步提升地铁铝合金牵引梁DSAW焊的生产效率的技术措施，将打底焊后的双侧填充及盖面焊缝变为由一次盖面焊直接完成。结果表明：采用50%Ar+50%He+150ppmN2保护气体，在保证焊接质量的前提下能提高DSAW熔深至少2mm；采用双V型坡口接头形式，钝边厚度加大到4mm、坡口角度减小为45°，填充部分的面积减少30%，极大地提高DSAW打底焊和盖面焊的熔敷效率。
　　确定了地铁铝合金牵引梁的DSAW焊接工艺方案，完全不需清根，焊接质量好，焊缝接头力学性能满足要求，使地铁铝合金牵引梁的焊接效率提高70%以上，同时生产成本大幅降低。为其他铝合金厚板的焊接提供了参考，取得了很好的经济效益和社会效益。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 地铁牵引梁及其焊接工艺现状

1.3 双面双弧焊接工艺研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 双面双弧焊接试验系统及实验分析方法

2.1 双面双弧焊接试验系统的建立

2.2 试验材料及分析方法

第3章 铝合金厚板单双面焊接工艺对比研究

3.1 单面MIG焊试验

3.2 双面MIG焊试验

3.3 试验结果及对比分析

3.4 本章小结

第4章 铝合金厚板双面双弧焊接工艺优化及应用

4.1 焊接保护气体成分的优化

4.2 坡口形式及尺寸优化

4.3 铝合金厚板双面双弧焊接优化试验

4.4 铝合金牵引梁双面双弧焊接工艺应用效果

4.5 焊接生产中存在的问题以及完善方案展望

4.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢