浅论大型铝电解槽铝母线焊接技术的应用与发展战略

摘要：本文论述了大型铝电解槽铝母线焊接技术的应用与发展战略，为大型铝电解槽铝母线焊接技术走可持续发展的道路提供了一定的见解。

关键词：大型铝电解槽，铝母线，焊接技术，应用，发展战略

1、引言

在电解铝行业中，铝母线的焊接就成为大型预焙阳极电解槽制安的重要工序。某公司在电解槽铝母线施工中，采用熔化极氩弧焊，通过多年的总结，形成了大型电解槽铝母线安装焊接工艺。其在铝母线焊接施工中，避免了过去母线焊接用碳弧焊，焊工劳动强度大，焊接时烟尘对环境污染严重，电弧光对施工人员损伤大，电能消耗大，焊缝熔透性差，气孔、夹渣严重，容易产生裂纹，母线质量难以控制等缺点，从而保证了工程质量。在对焊接工艺进行深入细致分析的基础上进行焊接机自动焊接的工艺，即通过计算机控制自动焊接系统。此系统能够面向对象编程环境采用效率高、灵活性强的Delphi8，以实现铝母线焊接机在复杂空间曲线接缝的智能化焊接。

2、对大型铝电解槽铝母线焊接技术应用的分析与认识

2.1、大型电解槽铝母线施工特点

随着铝电解槽电流强度的提高，对母线配置难度也增大。其对铝母线的焊接质量有更高要求。其特点如下：母线结构复杂、流程严格;母线加工精度高，安装要求尺寸精确;槽上母线焊接空间狭小;槽间母线间隙小，而且焊接量大等特点。

2.2、铝母线焊接原理及方法

铝由于它的熔点低，极易氧化，生成气孔等特性，因此其焊接难度较大。虽然铝的焊接方法与焊钢基本相同，但是铝电解母线截面大，没有较高的热能很难满足焊接要求。经过多方面的科学论证，熔化极氩弧焊（MIG焊）具有电弧热量集中，焊接穿透力强，对母材熔深大、生产率高等优点。其可采用半自动熔化极氩弧焊接技术对铝母线进行焊接。

2.2.1、材料及设备

（1）、母材规格

焊接母材为各类规格的铸铝母线（截面积）：

210mm×380mm、120mm×460mm、90mm×460mm、60mm×60mm等，其铝含量最低99.7%;

铝软带：δ=1mm，铝含量99.7%;

铝焊板：δ=10mm，铝含量99.7%。

（2）、焊接材料

铝焊丝：牌号SAL-2，Al≥99.7;

保护气体：GB/T4842-2006中规定高纯氩技术指标一氩气纯度≥99.999%，纯氩气技术指标一氩气纯度≥99.99%。

（3）、焊接设备

采用高质量、高效率的日本OTC半自动氩弧焊机。

2.2.2、MIG焊接工艺

（1）、工艺原理

MIG焊是采用实芯焊丝，在惰性气体（（Ar）保护下进行的一种电弧焊方法。该方法采取合适的焊接参数，对铝母线进行半自动焊接生产，以工艺保证焊接质量，从而克服了铝合金焊接时易出现熔合不良、气孔等缺陷。其是一种焊接铝及铝合金较好的焊接方法。

（2）、工艺流程

铝板的坡口制备，清理焊接区域（先化学法再机械法），组对，打底焊，填充焊，盖面焊，机械磨平（砂轮），组对下一层，焊接，检查验收。

（3）、焊接技术

母线与母线之间既可通过多块铝板叠加焊接形成母线焊接接头，也可通过多束铝软带叠加焊接形成母线焊接接头，接头的焊缝有多种焊位。焊接位置如图1所示。

a）、熔化极氩弧焊焊接参数见表1（板厚为10mm）。

b）、母线焊接接头的第一层铝焊板应采用无坡口、无间隙对（角）接，焊后的焊肉以不影响第二层铝焊板与第一层铝焊板的贴紧。第二层及其它各层铝焊板均应采用坡口填焊，铝焊板焊接铸铝母线端而的间隙为3mm-5mm，焊后的焊肉基本上与铝焊板齐平，焊完最后一层必须施以封口焊，使其焊肉高为2mm-3mm。

c）、现场槽上铝母线各个焊接接头的焊接，按照先里后外，先下后上的顺序进行。

d）、同一铝母线接头的悍接应一次连续焊成，硬焊片（铝焊板）的焊接按顺序应遵循先里后外、先下后上，以及焊完硬焊片（铝焊板）两焊接端口后再覆盖下一硬焊片（铝悍板）的原则。同一处有多个并列接头的焊接，应采用相互交错，分层渐进的焊接方法施焊。

e）、铝母线接头焊成后，应在接头附近明显处打上焊工代号和日期钢印。焊工对发现的裂纹、气孔等严重缺陷，应及时反映和处理，不得随意覆盖、隐瞒缺陷。

（4）、操作要点

a ）、施焊时应采用“左焊法”为宜。MIG焊熔滴过渡形式的选择采用射流过渡的形式。

b）、施焊：在保證厚铝板一侧熔合良好的情况下，焊枪（焊丝）以直线或划小格向前运动，焊接速度适当快些。焊道要细、焊层要薄，控制熔池形状、熔化的铝屑不得超越焊丝之前，否则厚铝板一侧将会出现未熔合、焊道两侧夹角过深等缺陷。熄弧时，当焊丝运动到坡口边缘，焊丝应回焊20mm左右，防止产生弧坑。同时其焊枪也不可马上抬起，应使滞后氩气功能继续保护尚未完全凝固的熔池免受空气的侵入，以防止产生气孔。每个接头要连续焊完，中途不得停顿。

3、结束语

大型铝电解槽铝母线的安装采用有序的、科学的、合理的安装方法，焊接采用熔化极氩弧焊，槽周围母线组、立柱母线组、阳极导电杆与钢爪先在工装上焊接，把原来铝母线按设计就位后再进行连接板的焊接，改为地面工装上焊接。焊接位置从原来的仰焊位置变为了平焊、立焊位置，减轻了焊工的操作难度，提高了母线的组装几何尺寸精度和焊缝的质量。在铝母线焊接施工过程中，采用的先进设备以及先进焊接技术，即通过采用Delphi8软件编程环境，多轴运动和直线插补两方面进行了程序编写，从软件方面实现对焊枪基本运动轨迹控制。得出经济实用和高可靠性的，有利于系统产业化的自动铝母线焊接机的设计方案，而且经过现场精心管理和严格的质量控制，可使铝母线焊接分部工程合格率达到100%，铝母线焊接接头电压降全部符合规范要求，电压降的降低大大降低了设计产能电能消耗。

参考文献

[1]佟欣.中国焊接自动化技术现状与展望[J].现代制造.2002.18：30-32;

[2]徐旭等.现代运动控制系统中的控制器及其应用[J].伺服控制.2007.04（4）：14-14;

作者简介：滕学超（1990，03，08），男，助理工程师，主要从事铝电解工艺及装备等用工器具的维护管理工作。