1鋁制母線槽的材料性能
鋁是一種銀白色質(zhì)地較輕的金屬，其密度只有鐵的三分之一，為2.7g/cm。導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能良好，導(dǎo)電率僅次于金、銀、銅。導(dǎo)電性能是銅的60%?？伤苄暂^好，強(qiáng)度不高。其機(jī)械性能:抗拉強(qiáng)度80~100MPa;硬度為HB25~HB30;延伸率為35%~40%。
鋁材經(jīng)過(guò)冷加工變形后，強(qiáng)度增高，塑性下降。因此，鋁可以通過(guò)冷作硬化來(lái)提高其強(qiáng)度。硬化后的鋁，在250℃~300℃溫度下，由于再結(jié)晶，使硬化消除。
鋁是化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬，與空氣接觸時(shí)生成致密堅(jiān)固的氧化鋁膜，從而保護(hù)母線槽不被繼續(xù)氧化。鋁在濃硝酸中因表面被鈍化而非常穩(wěn)定，但對(duì)堿類(lèi)和帶有氯離子的鹽類(lèi)，其抗腐蝕性能較差。
鋁制母線槽的焊接性能
(1)金屬鋁不論是固態(tài)或液態(tài)都極易發(fā)生氧化從而生成一層三氧化二鋁的氧化膜，氧化膜厚度不高但是其熔點(diǎn)較高，約為2050℃。當(dāng)氣焊鋁時(shí)，如果不用氣劑.很明顯地可看見(jiàn)表面一層黑色皺皮，若將熔化絲滴在上面，就像水珠在荷葉上一樣，無(wú)法與之相熔合。而且氧化鋁密度大于母線槽的鋁材，沉入焊縫后造成火渣。因此，焊接鋁制母線槽時(shí)必須避免鋁的繼續(xù)氧化，對(duì)母線槽已經(jīng)生成的氧化鋁需不斷給予清除。
(2)母線槽的鋁材從固體到液體的升溫過(guò)程中不會(huì)有顏色變化，因此增加了工藝上控制溫度的困難?？刂粕詾椴划?dāng)，接頭就會(huì)整個(gè)塌落下來(lái)。因此，鋁制母線槽的焊接，比其他材質(zhì)的更為困難。
(3)鋁母線槽的外殼導(dǎo)熱性能好，需要較大的焊接熱量才能熔化。因此，一般要求對(duì)焊件預(yù)熱，并采用強(qiáng)規(guī)范，但這樣會(huì)惡化了焊接工藝條件。
(4)冷作硬化的鋁經(jīng)過(guò)焊接回?zé)岷髸?huì)軟化，并使晶粒長(zhǎng)大。溫度越高.停留時(shí)間越長(zhǎng)，晶粒長(zhǎng)大的傾向越嚴(yán)重。其結(jié)果使接頭強(qiáng)度下降，還會(huì)使晶界上發(fā)生氧化.過(guò)燒，引起脆斷。
(5)鋁材在液態(tài)時(shí)大量溶解氫，其溶解度隨溫度的升高而增加。焊接時(shí)因溶池冷卻很快，氫氣來(lái)不及從焊縫中逸出，形成氣孔。當(dāng)氣劑，焊絲含有水分時(shí)，生成氣孔更加敏感。3焊接方法的選擇
其實(shí)可用于鋁制母線槽的焊鋁方法有很多，在熔化焊接領(lǐng)域中，普遍采用的有氣焊、碳弧焊、氬弧焊等。
1氣焊
用氧-乙炔火焰焊接鋁材有以下主要優(yōu)點(diǎn):設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便，熱量易于調(diào)節(jié)，適應(yīng)性強(qiáng)，可焊大小不等的焊件。缺點(diǎn)是:熱量不集中，焊件較大時(shí)，加熱時(shí)間長(zhǎng)，熱影響區(qū)大;火焰中常混有水分，易出現(xiàn)氣孔;焊接時(shí)需用氣劑來(lái)清除氧化膜，焊后殘存的溶渣對(duì)鋁有強(qiáng)烈的腐蝕作用，這使清洗工藝復(fù)雜化。
2碳弧焊
碳弧焊是一種比較原始的焊接方法，屬于無(wú)保護(hù)明弧焊接。與氣焊相比，具有熱量集中，焊接速度快，熱影響區(qū)小，焊接質(zhì)量較好等優(yōu)點(diǎn)。所用的焊絲，氣劑和氣焊相同。由于電弧的高溫加熱，一般相對(duì)中，小厚度焊件可不開(kāi)坡口，在焊件反面用墊板，適用于平焊。
墊板材料可用鋼板，石棉板、耐火磚、銅板、炭精板、石墨板等。其中石墨板的強(qiáng)度.導(dǎo)熱、水分揮發(fā)等技術(shù)條件比其它材料好。墊板和焊件相接觸一面，刻一條小槽，使焊縫達(dá)到單面焊雙面成形的目的。
碳弧焊用的電極，有干電池炭棒，電機(jī)炭刷，炭精棒，電爐煉鋼炭棒，石墨棒等。其中石墨電極在電阻，氧化、含灰等方面都較好，僅強(qiáng)度稍差一點(diǎn)，在使用上加以注意即可。電極端部應(yīng)加工成20°~30°錐體，有利于電子發(fā)射和電弧控制。
3氫弧焊
氬弧焊焊鋁與氣焊相比，具有熱量集中，焊接質(zhì)量好、焊件變形小，不用氣劑，效率高等優(yōu)點(diǎn);與碳弧焊相比，具有質(zhì)量高，不用氣劑，能進(jìn)行全位置焊接，特別適合在安裝條件下應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。氬弧焊有氬氣的保護(hù)作用和氬離子對(duì)氧化鋁膜的“陰極霧化"作用，焊接時(shí)不用氣劑，這就避免了焊后殘?jiān)鼘?duì)母線槽接頭的腐蝕.同時(shí)接頭的形成形式也不受限制。氬氣流對(duì)焊接區(qū)域的沖刷，使焊接接頭顯著冷卻，從而改善了接頭的組織性能，并減少焊件的變形。
綜上三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，從成本和工期方面考慮，在這選擇碳弧焊來(lái)焊接鋁母線槽。
1焊接電源
由于鋁制母線槽的導(dǎo)熱系數(shù)大，傳熱快，要求焊接時(shí)電弧的溫度要高，熱量充足(電弧要長(zhǎng))，施工時(shí)采用兩臺(tái)直流焊機(jī)，串聯(lián)連接保證電弧的溫度，如圖2。
2焊前的準(zhǔn)備
2.1焊鉗的準(zhǔn)備
由于焊接時(shí)電弧長(zhǎng)，溫度較高，焊工操作時(shí)要盡可能的遠(yuǎn)離工件，因此特制一把專(zhuān)用焊鉗，如圖3。
2.2墊板的準(zhǔn)備
用600mmx500mm×40mm的石墨板作墊板，在墊板中間刻15mm寬，5mm深的溝槽，見(jiàn)圖4。
2.3電極的準(zhǔn)備
碳弧焊用電極選用石墨板加工面成，一端磨成20°~30的錐體，另一端加工成$38mm的圓頭。
2.4焊絲的準(zhǔn)備
焊絲直接選用裁料后的鋁母線加工成20mm×20mm×1000mm的小條，與母材同材質(zhì)。
3鋁制母線槽的焊接工藝
電源采用直流正接，長(zhǎng)弧焊接。電弧長(zhǎng)度一般維持在200~300mm之間。若電弧過(guò)短，則在弧區(qū)內(nèi)充滿電極揮發(fā)物，對(duì)焊接質(zhì)量不利;相反電弧太長(zhǎng)，則容易產(chǎn)生弧偏吹。
(1)焊件和焊絲在焊前兩小時(shí)內(nèi)用10%的氫氧化鈉溶液浸漬處理，除去氧化物(或用機(jī)械方法清除)，然后涂上氣劑401，在空氣中干燥。
(2)對(duì)口不開(kāi)坡口，留8mm間隙。
(3)電流調(diào)節(jié)到500A左右。
(4)在始端石墨擋板上引弧，然后將電弧迅速引入對(duì)口上進(jìn)行預(yù)熱;收弧時(shí)也同樣引至末端石墨擋板上熄滅。
(5)用電弧沿對(duì)口預(yù)熱，達(dá)到熔化狀態(tài)，對(duì)口上部呈塌落狀態(tài)時(shí)，即可加焊絲進(jìn)行焊接。
(6)焊接時(shí)電極應(yīng)盡量保持垂直，偏斜度不小于70°，對(duì)口兩側(cè)應(yīng)均勻受熱。
(7)焊接過(guò)程中焊絲深入焊縫2~3mm，不能抽出。電極與焊絲間保持10~20mm距離。一條焊縫，一次焊完，中途斷弧，可從反方向繼續(xù)施焊，在斷弧處相接。
(8)焊工施焊時(shí)，焊工頭戴面罩，一手拿焊絲一手拿石墨碳棒，不斷地將已經(jīng)生成的氧化鋁清出熔池。
(9)焊完后不宜立即移動(dòng)，待母線槽冷卻后再進(jìn)行清洗。
母線槽焊接質(zhì)量的檢查
正式焊接前需要進(jìn)行試件的試焊，按上述工藝焊接后將焊縫沿縱向切開(kāi)檢查無(wú)夾渣氣孔，滿足了焊接質(zhì)量的要求。正式焊接后對(duì)每條焊縫檢查，母線槽表面無(wú)氣孔、裂紋，夾渣，焊縫表面平整光滑。