[发明专利]一种用于修复FSW环缝匙孔缺陷的设备及其方法

说明书

本发明提供了一种用于修复FSW环缝匙孔缺陷的设备及其方法，本发明通过钨极夹传导电流和夹持稳固钨极，打开焊枪开关焊枪中的钨电极与接地线的铝合金工件之间产生电弧，钨电极不熔化，电弧熔化母材和焊丝形成液体熔池，保护气体从焊枪的气体分流器中均匀的流出，保护液态熔池与周围空气发生反应，形成焊缝，本发明通过三层焊接对FSW环缝匙孔进行补焊，得到的焊缝中无裂纹、未熔合、未焊透等缺陷，具有良好的力学性能，经济实用、可靠性能高、容易实现，提高补焊效率的同时降低了补焊成本。

技术领域

本发明属于电力领域，具体涉及一种修复SF6气体绝缘开关壳体、SF6气体绝缘线路壳体的FSW环缝匙孔缺陷的设备及其方法。

背景技术

在电力行业中，SF6气体绝缘开关壳体、SF6气体绝缘线路壳体在输变电工程上发挥着巨大的作用，气体绝缘开关壳体要求材料强度高、焊缝质量好、气密性能好，电导率性能好。使用铝合金材料规格6-20mm，5754-O、5083-O、5083-H112、5052-H112、ZL101、6005A-T5等焊接性能好的铝合金，FSW焊接即搅拌摩擦焊成本低，不需要熔化金属，也不需要添加填充材料及保护气体，焊接过程中无烟尘、无辐射、无噪声、是一种低能耗和环保的连接方法，将FSW应用到SF6气体绝缘开关铝合金壳体，可焊接200-18000mm纵缝和Φ496～Φ1000mm环缝，但FSW焊接筒体纵缝使用引入板和引出板消除筒体上的匙孔缺陷，FSW焊接筒体环缝，在环焊缝末端留下一个匙孔缺陷无法消除，极大的降低焊缝的力学性能。

目前补焊修复5系铝合金FSW对接环缝匙孔缺陷，采用搅拌头回抽工艺、FSW塞焊工艺和无针搅拌头工艺来修复匙孔缺陷，但带回抽装置的搅拌摩擦焊机价格昂贵，回抽装置使用周期短、回抽装置维修周期长，维护成本高；FSW塞焊工艺需要将匙孔用钻头加工成一个锥形孔，塞棒夹持部位做与匙孔大小的圆锥体，塞棒在高速旋转和顶压力作用下与匙孔侧壁摩擦焊接填实，FSW塞焊工艺塞棒与匙孔的加工尺寸配合难控制，塞棒和匙孔对中容易偏，匙孔根部和匙孔侧壁容易产生未熔合；而采用无针搅拌头工艺只能修复1-2薄板铝合金上表面的缺陷，对于厚度超过3mm铝合金匙孔未能实现修复，铝合金壳体环缝匙孔为圆弧形结构，无针搅拌头工艺目前未能修复；另外，若采用PAW(等离子弧焊)方法补焊修复铝合金FSW对接环缝匙孔缺陷，自动焊接设备昂贵、焊接技能要求高、容易造成FSW焊缝热影响区组织变粗大、还会产生气孔和裂纹缺陷。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而提供了一种能经济实用、可靠性能高、容易实现的修复铝合金FSW环缝匙孔缺陷的补焊设备及方法，具体为：

一种用于修复FSW环缝匙孔缺陷的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：清理坡口：将待修复的、有FSW环缝有匙孔缺陷的铝合金壳体放置工作台上，清除原FSW焊缝及母材中的水分，用接触式测温仪检测，风动铣刀沿环焊缝方向铣除FSW匙孔缺陷，开“V”型槽坡口，不锈钢丝轮清除带补焊匙孔内氧化膜，露出金属光泽，再用，丙酮清除待补焊区域内的油污；

步骤二：补焊准备：准备焊丝和钨电极，选用钨极氩弧焊机，选择相应焊接模式，按焊接规范设置焊接参数；

步骤三：补焊：调节焊枪与工件的夹角进行第一层补焊，待层间温度降低后进行第二层焊接，重复上述操作并进行n层焊接，n≥1；

步骤四：补焊修磨：清除层间补焊焊缝表面的氧化膜，焊后将补焊焊缝打磨平整；

进一步的，步骤一中开“V”型槽坡口，坡口宽度为1-1.2倍匙孔直径，深度由匙孔中往两侧焊缝过渡，坡口长度为4-5倍匙孔直径；

优选的，步骤二中的焊丝为铝合金焊丝；

优选的，步骤二中的钨电极为端部无开裂的铈钨电极；

进一步的，步骤三中焊枪与工件夹角为75°～85°，焊丝与焊件间夹角为10°～20°；