本报讯(记者 张瑾) “目前,东兴铝业公司阳极钢爪全部替换为摩擦焊阳极钢爪,综合性能优于传统钢爪。”经过一年的现场应用,西部重工公司研发的大截面阳极钢爪惯性摩擦焊接技术节能降耗效果显著,对加快行业技术改造、升级换代具有推动作用。
阳极导电装置是电解铝生产中的关键技术装置,由上部铝导杆和下部阳极钢爪构成。常见的阳极钢爪制作工艺主要有铸造、熔铸和手工电弧焊接三种,但这些方式不同程度存在导电性差、制作效率低、质量不稳定等问题,迫切需要新工艺新方法提高阳极钢爪质量。
“惯性摩擦焊接技术是利用焊件接触端面相互摩擦所产生的热,使端面达到热塑性状态,然后迅速施加顶锻力,让焊合区金属通过相互扩散与再结晶,实现两侧金属牢固焊接的一种固相压焊方法。该技术具有高效、低耗、环保的特点,但主要用在焊接截面较小的零件上,国内针对大截面部件的摩擦焊接设备较少。”该公司首席技师边明茹表示,大截面惯性摩擦焊接技术是目前实现钢爪高效低成本制作的较优工艺。
开发过程中,西部重工公司以东兴铝业公司阳极钢爪为研究对象不断优化设计,制作由床身、主传动装置、主轴、飞轮组、主轴侧夹紧系统等11个系统组成的400吨惯性摩擦焊机,在解决大顶锻力下的轴承寿命问题的同时,保证了摩擦焊接质量和效率。
在设计焊机的同时,西部重工公司结合东兴铝业公司500kA电解铝阳极钢爪要求进行多次工业试验,确定摩擦焊接阳极钢爪的工艺路线和试制参数,并进行试制。
试制效果稳定后,西部重工公司提交了小批量替代原结构型钢爪上机试用申请,在东兴铝业公司进行12件摩擦焊钢爪一个周期的使用标定。最终,东兴铝业公司认为摩擦焊钢爪各项性能指标能够满足使用要求,并出具《关于摩擦焊接工艺制造结构型钢爪替代手工焊的建议》报告。
边明茹表示,摩擦焊阳极钢爪的工艺迭代升级,实现焊缝全截面焊接,在保证焊缝稳定性、提高钢爪导电性和焊缝强度、降低电耗、延长使用寿命的同时,实现大截面阳极钢爪制作的自动化、高效化生产,而且焊接过程无需焊丝、焊剂或保护气体,钢爪焊接部位无需特殊清理,焊接过程不会产生烟雾、粉尘、弧光等污染,实现了绿色制造。
去年以来,西部重工公司完成东兴铝业公司及陇西分公司6100余吨、黄河鑫业834吨摩擦焊接阳极钢爪的制作,并向白银中瑞铝业推广试用200件,产品质量得到用户的一致认可,目前逐渐推向新疆和青海等地。