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摘要：在新形势的大背景之下，众多的新技术、新工艺、新材料应用而生。对于环保、质量、减重等多项内容非常重视，铝合金作为一种具有轻量化特点的材料，将其加入到高压开关制造过程当中去，必然能够帮助高压开关制造业获得更好的发展。而传统大型母线罐体，通常采用铝合金纯砂型或金属型整体铸造。其中母线产品因为重量大、尺寸长以及铝合金本身局限性，容易造成缩松、裂纹等缺陷，使得铸造罐体整体合格率降低。为了提高产品合格率及减少产品重量，本文采用铝合金铸件与型材焊接方式形式替代纯铸造工艺。

关键词：铝合金；铸件；型材；焊接工艺；性能；

国家在发展过程当中，提出碳中和、碳达锋要求，现如今零部件加工工艺更向着轻量化、精密化的方向发展。特别在高压开关产品制造中，由传统黑色金属制造逐步向铝合金制造所转变，在制造罐体、屏蔽罩、导体等多个方向，都可以见到铸造铝合金的身影。但大型罐体的整体铸造仍然存在着很多问题，例如热节处产生的缩松、裂纹问题，使得整体铸造产品合格率、生产效率都不尽人意。因此通过铸造铝合金与型材结合，通过焊接方式，可大大节省生产成本，提高产品质量。

1、实验方法

采用AlSi10Mg铝合金铸件和6005A型材焊接成型，此件具有重量大、尺寸长等特点，见图1。以往主要通过整体铸造，最终成型。随着铝合金焊接工艺的愈发成熟，通过焊接技术，完全可以将铝合金铸件及型材组合，真正实现节约制造成本的目标。

法兰筒为AlSi10Mg铸造成型，AlSi10Mg具有良好的铸造工艺性，密度小，抗腐蚀性及加工性。筒体为6005A无缝管， 6005A铝合金是Al-Si-Mg系变形铝合金，其具有优异的热挤压性能及焊接性能。AlSi10Mg成分：Si 9.94%，Mg0.28%，Ti0.06%，Be0.01%，Fe0.21%，Zn0.01%，Cu0.01%，Mn0.04%，Al余量；6005A成分：Si0.55%，Mg0.24%，Ti0.04%，Fe0.15%，Zn0.01%，Cu0.03%，Mn0.24%，Cr0.12%，Al余量；ER 4043成分：Si5.1%，Mg0.04%，Ti0.1%， Fe0.20%，Zn0.01%，Cu0.09%，Mn0.01%，Al余量。

通过分析焊接试板力学性能，分析焊接产品的抗拉强度、延伸率；通过实体焊接，对产品焊缝进行无损探伤和水压试验，确保产品满足技术要求。采用TIG交流板-板对接，焊丝直径ϕ5mm，板材尺寸为400×125×10mm，V型坡口，钝边1-2mm，保护气体氩气，气体流量18-24（L/min），预热100-150℃。底层：电流320-360（A），电压17-25（V），焊速：16-26（cm/min）；中层：电流300-340（A），电压17-25（V），焊速：16-26（cm/min）；盖面：电流280-340（A），电压17-25（V），焊速：20-30（cm/min）。

2、铝合金焊接质量检测

（1）渗透探伤试验

铝合金在焊接的过程当中，非常容易出现热裂纹倾向，主要因为铝合金是共晶型合金，因为焊接热输入，晶粒发生变化，熔点降低，在凝固过程中，易发生裂纹倾向。通过着色渗透试验，可以检验产品焊缝是否存在裂纹。

（2）X射线实时探伤

由于铸造母材即使通过变质、细化处理，仍然容易出现组织粗大及晶粒组织成分不均等多方面问题。故铸件焊缝更容易产生各种各样的缺陷问题。这时通过应用X射线探伤，特别是x射线实时探伤，直接电子显示内部探伤图片，可直接、直观找到焊缝内部的缺陷。

（3）水压试验

压力试验的目的是为了检验产品耐压能力和密闭性，是对产品质量的综合性检查，主要是通过观察焊接产品在规定水压下，是否存在变形、破裂特别是型材与铸法兰焊接连接处是否有渗漏等问题，来验证产品的耐压性和严密性。

3、结果分析

通过表面探伤可以得知，在显像剂作用之下，焊缝未出现裂纹问题。通过X射线实时探伤，产品内部无未熔合等缺陷。可见在该焊接参数下，产品焊缝内外部质量满足要求。对焊缝进行力学性能检测，试棒1抗拉强度157MPa，延伸率2.5%；试棒2抗拉强度142MPa，延伸率2.5%，此可以看出，产品力学性能合格，达到使用标准。焊接试板通过拉伸试验，发生断裂的断口均位于铸造法兰处，可以看出焊接接头焊缝处强度远高于铸造母材的强度。主要由于铸造法兰内部组织粗大，而焊缝区域组织更为细小致密，热影响区组织大小在二者之间。在拉力作用下，更容易在粗大组织的铸造法兰处发生断裂。图2为焊接金相组织。

母线罐体的设计压力为0.75Mpa，型式试验为3倍设计压力（2.25Mpa），在2.26Mpa水压下，产品及焊缝均无渗水、裂纹及变形等缺陷。可见产品通过铸件和型材焊接成型替代铸造整体成型，其抗压性满足设计要求。水压试验见图3。

结束语：

铝合金高压开关满足了高压电气系统输电部件整体尺寸大，壳体壁薄，密闭要求高的特点，铝合金铸件与型材焊接的工艺，解决了大型铸件难以通过传统方式铸造的问题，可以有效降低企业生产成本并且大幅度改变大型铸件缺陷多的弊病，大大提高产品的合格率，由于整个工艺过程易操作，方便执行，对操作者也有着巨大的帮助。

参考文献：

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