[发明专利]阳极钢爪焊接工装及焊接方法

说明书

本发明公开了一种阳极钢爪焊接工装及焊接方法，以解决现有技术中焊缝处的强度和导电性低的技术问题。包括至少由两个组合模块构成的模具，模具固定钢爪头焊接端并靠接于待焊接横梁且使钢爪头对位于横梁后，以在待焊接接口部位形成一个顶部或侧面上部开口的焊缝熔池；焊接时钢爪头放置在所述焊接模具的组合模块中，并使其各组合模块合模，使横梁与钢爪头焊接端对位并契合于模具，使待焊接接口部位形成一个顶部开口或侧面上部开口的焊缝熔池；以焊枪经由焊缝熔池的开口处进行电渣焊，直至两侧母材完全熔合成为一个整体。本发明能降低阳极钢爪焊接成本，延长使用寿命，降低电耗，焊接完成的钢爪力学性能以及导电性能均优于手工电弧焊焊接的钢爪。

技术领域

本发明涉及电解铝装备的焊接技术领域，具体涉及一种阳极钢爪焊接工装及焊接方法。

背景技术

电解铝生产过程中阳极钢爪是必备的组件之一，常用的阳极钢爪主要有两种形式：结构型钢爪和铸造钢爪。对于结构型钢爪制作过程中往往都需要将钢爪头和横梁进行焊接，阳极钢爪在使用过程中会出现不同程度的腐蚀，同一个阳极的部分钢爪头也会出现不同程度的腐蚀变细，继续使用会影响阳极的导电和承重效果，但是整个横梁部分完好，其它钢爪头仍然可以正常使用。目前，大部分电解铝企业往往选择切掉变细的钢爪头，焊接一个新的钢爪头，增加整个阳极钢爪的使用寿命，降低成本。

目前主流的焊接方式主要是人工焊接。在人工焊接时，往往在横梁处打坡口，采用手工电弧焊的方式进行焊接。由于实际操作时人员的焊接水平参差不齐，焊接效果受人员焊接水平的影响较大，焊接完成的焊接接头，有效的焊接面积只能达到母材截面的50%-60%，焊缝处的强度和导电性都受到较大的影响。手工电弧焊焊接的阳极钢爪在使用过程中，在焊缝位置处电阻和压降较大，这一方面会造成阳极电流分布不均，影响整台电解槽的稳定性，另一方面又会造成吨铝电耗增加。当前随着人工焊接成本的不断增加，这种焊接方法存在的问题也亟待解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种阳极钢爪焊接工装及焊接方法，以解决阳极钢爪现有焊接技术中焊缝处的强度和导电性低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种阳极钢爪焊接工装，包括至少由两个组合模块构成的模具，所述组合模块用于合模固定钢爪头焊接端，并契合于待焊接横梁或剩余旧爪头且使钢爪头对位于横梁后，以在待焊接接口部位形成一个顶部开口或侧面上部开口的焊缝熔池。

所述模具优选为液冷/空冷模具，其包括对应的上/左液冷/空冷模块和下/右液冷/空冷模块，所述模具中设有用于冷却液/气循环的空腔及液体通道；所述上/左液冷/空冷模块与下/右液冷/空冷模块用于合模固定钢爪头焊接端并靠接对位于待焊接横梁，以形成对应的焊缝熔池。

进一步的，还包括用于放置钢爪头和横梁的支撑件以及用于紧固所述焊缝熔池各构成件的紧固件或束缚带，以形成更稳固的焊缝熔池，以提高焊接质量。

进一步的，还包括设置在模具与待焊接横梁搭接部位的定位挡板，具有定位与防止熔液流出的功能。

优选的，所述模具的材质是铜、石墨或高铝耐火材料。

优选的，所述钢爪头和横梁对位完成后使其位于焊缝熔池中的两焊接端的焊缝宽度D= 5-50mm。

进一步的，在形成所述焊缝熔池的各部件的结合部位外侧涂覆有防漏涂层，用以防止熔化的焊接液泄漏。

利用上述焊接模具进行阳极钢爪焊接的方法，包括以下步骤：

（1）将钢爪头和横梁的待焊接面进行表面处理，清除表面渣、氧化层，露出金属光泽；