改进阳极导杆组焊接工艺提高导杆组的循环利用率

王 涛

( 中铝兰州分公司机修厂，甘肃 兰州 730000)

摘 要: 本文针对实际生产中，阳极杆组由于各种原因铝导杆与爆炸块的铝 － 铝焊接部位以及爆炸块钢 － 铝结合面经常出现开焊现象，利用改变破口形状、异形补强爆炸焊块补强、规范焊接工艺的方法进行改善优化，提高导杆使用寿命和周转率，降低电解生产成本。

关键词: 阳极导杆; 焊接工艺; 爆炸块; 补强

1 引言

阳极铝导杆是预焙电解槽生产重要的损耗部件。是电解生产中不可缺少的导电组成部分，由铝导杆、爆炸块和钢爪依次焊接而成，见图 1。

阳极杆组起着输送电流和吊挂炭块组的双重作用。由于 400 kA 系列使用的是双阳极，爆炸块与导杆的铝 － 铝焊接面是导杆组的机械强度的一个薄弱点，特别是 400 kA 电解系列，此处焊缝承担着爆炸块、钢爪和两组碳块的全部1 850． 8 kg 的重量，在实际生产中，由于自重和使用原因铝导杆与爆炸块的铝 － 铝焊接部位以及爆炸块钢 － 铝接触面经常出现开焊现象，加上在换极作业中开缝不到位，操作不当等电解操作过程中受力情况复杂，特别是在采取强化电流和极上保温料厚度增加后，阳极导杆和爆炸块的负荷大大增加，开焊现象频发，从而造成整个阳极导杆组的下线维修，爆炸块使用量大，维修成本高，浪费极其严重，更重要的是影响铝电解槽的正常生产。

此类导杆组的维修是用气刨将其连接处刨开，修整铝导杆焊接坡口后用新爆炸块重新焊制。但是焊接完后还是开焊，为了降低开焊率，提高阳极导杆的周转率我们对其焊接工艺进行改进优化。

2 焊接坡口的改进优化

铝导杆和爆炸焊块焊接时，在铝导杆上打有坡口，见图 2。

但是在焊接时由于导杆坡口处没有清理干净，焊枪嘴伸不到底，操作人员持续作业疲劳时焊枪嘴与爆炸焊块夹角过大，见图 3。导致焊接完后焊缝出现气孔、未焊透、未熔合等缺陷，见图 4、图 5。其中未熔合的产生与焊接坡口形状与焊接规范有很大关系。

在使用过程中铝 － 铝焊口开焊，导杆和钢爪分离，严重影响导杆的使用寿命和电解车间的安全平稳生产。

但是由于爆炸焊块的原因不能采取提高焊接热输入量的方式解决，因为温度太高钢 － 铝受热膨胀系数不一样导致爆炸焊块钢 － 铝结合面裂开。根据焊接接头静强度计算公式，焊缝所承受的最大拉力公式为:

F = σ × A

式中: F － 焊缝所能承受的力; σ － 焊缝材料的许用应力; A － 焊缝截面积。

由此可见，焊缝的承载能力与其截面积成正比。所以我们在焊接过程中改变坡口形状增大焊缝截面积以提高焊缝承载能力。坡口根部加工成 5 mm 钝边，使焊丝能够深入根部充分融化母材。改进后焊缝的截面积变化见图 6。

从图 6 看出，改进后的坡口使焊缝的截面积明显加大。那么其承载能力也将明显加强。焊枪嘴也容易伸到底部，防止未焊透和未熔合缺陷的发生。

3 使用补强块补强

在改进焊接坡口的同时采用异形爆炸焊块进行补强。在铝导杆与爆炸块钢材部分之间，利用异形爆炸块将其连接起来作为爆炸块钢 － 铝复合面的补强板。增加换极作业时的爆炸焊块抗拉强度。增强各焊口间的抗拉强度，导电率也有所提高。我们所使用的异形爆炸块见图 7 所示。补强后的导杆组如图 8 所示。

4 遵守焊接工艺，规范施焊

另外，在焊接时严格遵守焊接工艺，规范施焊。在焊接前用钢丝刷将坡口处和爆炸焊块表面清理干净，保持焊枪合适的倾角; 在坡口面上有瞬间停歇，焊丝在熔池的前沿，然后周围四点点焊固定，再采取多层多道对称焊法，以消除焊接应力，保证焊接质量。多层焊接中各道焊缝连续完成，每层焊缝为 4～ 6 mm，不允许有气孔、夹渣、未溶合、裂纹等缺陷。

通过改进后的导杆组使用周期大大延长，导杆组的循环利用率提高，返修率、生产成本和维修成本降低，保证了电解生产。

参考文献:

［1］ 刘家发． 焊工手册 － 手工焊接与切割［M］． 北京: 机械工业出版社，2001．

［2］ 胡煌辉． 铝合金焊接技能［M］． 北京: 中国劳动保障出版社，2005．