2219高强铝合金活性TIG焊工艺

采用单组分活性剂(AlF_3和LiF)、3组分(AlF_3+30%LiF+10%KF-AlF_3)和4组分(AlF_3+30%LiF+10%KFAlF_3+10%K_2SiF_6)混合组分活性剂进行2219高强铝合金直流正极性活性TIG焊(DCSP A-TIG),研究4种类型活性剂对焊缝表面成型、焊缝内部质量(气孔)、焊缝熔深、电弧形态、接头组织与力学性能的影响。结果表明:涂覆活性剂有助于去除2219铝合金表面的氧化膜,提高焊缝表面成型质量,涂覆4组分活性剂的DCSP A-TIG焊缝表面成型质量最佳;与变极性TIG焊(VPTIG)焊缝内部质量相比,DCSP A-TIG焊接方法可显著降低2219铝合金焊缝内部气孔的产生;AlF_3单组分活性剂可显著增大焊缝熔深,其电弧形态具有明显的拖弧现象;DCSP A-TIG焊焊缝组织具有与母材相同的组织组成物,电流对A-TIG焊缝组织影响较大,增大焊接电流,会造成接头晶粒组织粗大;涂覆4组分活性剂的DCSP A-TIG接头强度和伸长率最高,与VPTIG焊接头力学性能具有相近的技术指标。2219高强铝合金的DCSP A-TIG焊接方法具有很大的工程应用价值。     

活性剂对铁素体不锈钢A-TIG接头熔深及组织性能研究

目的 选用430铁素体不锈钢作为研究对象,对比研究添加SiO2、TiO2、Cr2O3和未添加活性剂对A-TIG焊接接头显微组织和力学性能的影响。方法 采用3种活性剂涂覆在430铁素体不锈钢上进行A-TIG试验,分析活性剂对接头熔深、组织、性能、元素含量的影响情况。结果 同一焊接工艺参数下,活性剂的加入均能提高焊缝的熔深和深宽比,减少熔宽;其中,SiO2为活性剂时获得了最佳的焊缝几何形貌。同时,对比常规TIG焊接(未添加活性剂)接头的显微组织及力学性能可知,活性剂的加入并未改变焊接接头的显微组织且无新相的生成;活性剂的添加能够细化接头组织,从而使得接头硬度有所提高。结论 活性剂的加入能够显著增加铁素体不锈钢TIG焊缝熔深,改善接头组织,提高接头硬度。     

活性剂涂敷量对A-TIG焊熔深影响的研究

常规TIG焊生产效率低，单道焊可焊厚度小，活性化TIG焊（A-TIG），同常规TIG焊相比可大幅度地提高焊缝熔深，从而提高焊接效率，针对不锈钢材料，通过宏观断面分析方法研究了单一成分的活性剂（SiO2,CaF2,TiO2,Cr2O3和NaF)对焊缝熔深的影响，结果表明：同常规TIG焊相比，上述5种活性剂在涂敷量较小时，焊缝熔深均随活性剂涂敷量的增加而明显增大，氧化物活性剂增加熔深的作用效果大，氟化物的作用效果较小；5种活性剂在熔深增加能力上均有一个饱和点；电弧收缩和熔池表面张力梯度的变化是活性剂增加熔深的主要原因。     

活性剂增加不锈钢A-TIG焊熔深机理研究

目的研究涂敷活性剂条件下1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的熔深增加机理。方法采用B1活性剂,涂敷在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面,进行A-TIG焊试验,分析活性剂对电弧形貌、阳极斑点、电弧电压和焊缝熔深的影响情况。结果涂敷活性剂后,电弧和阳极斑点都发生了收缩,电弧宽度由4.97 mm变为4.12mm,减小了17.1%,阳极斑点长轴长度由9.92 mm变为8.22 mm,短轴长度由4.75 mm变为4.35 mm,电弧电压提高了2.7 V,阳极区和弧柱区收缩,提高了弧柱电场强度;相同参数下,涂敷活性剂后熔宽缩小0.62mm,熔深增加了3.01 mm,显著增加熔深。结论阳极斑点收缩和电弧收缩是活性剂增加不锈钢A-TIG焊熔深的主要原因。     

PHS1800热成形钢自动化TIG焊接成形特性及工艺优化

目的 研究不同焊接参数下PHS1800热成形钢自动化TIG焊接的成形特性及其工艺优化。方法 利用自动化TIG焊接技术对厚度为1.4 mm的PHS热成形钢板进行焊接,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和万能实验机,对焊接接头的熔深、熔宽以及拉伸性能进行测试。结果 随着焊接速度的增大,焊缝熔深从板厚深度(1.4 mm)减小至0.99 mm,焊缝熔宽从8.69 mm减小至5.70 mm;随着焊接电流的增大,熔深从0.85 mm增大至板厚深度(1.4 mm),熔宽从4.52 mm增大至9.83 mm;随着脉冲频率的增大,熔深从0.98 mm增大至1.35 mm,但熔宽变化相差不明显。基于L25(5³)正交实验,确定焊接接头最大拉伸载荷为23.34 kN,其断口为脆性断裂。结论 焊接电流对成形特性影响最大,焊接速度对拉伸性能影响最显著。为了得到成形效果良好的焊接接头,热输入量不宜过高,因此需适当增大焊接速度或降低焊接电流。制备出的焊接接头成形与力学性能均良好,且优化后的工艺参数如下:焊接速度为6 mm/s,焊接电流为116 A,脉冲频率为26 Hz,可为汽车企业实际生产提供一定的理论依据。     

TC4钛合金焊接工艺研究

对TCA钛合金进行A—TIG焊和TIG焊,分析不同的焊接方法和焊接工艺参数对焊后钛合金熔深、熔宽和焊缝熔池区域显微组织的影响,运用了光学显微镜等,对A—TIG焊接头的力学性能、显微组织进行了分析研究。试验结果表明,和常规TIG焊相比,在相同的焊接参数下,A—TIG焊能够有效减小熔宽,显著增加熔深;A—TIG焊能够有效减少焊缝气孔数量;对于TCA钛合金的焊接,A—T1G焊比常规TIG焊具有较明显优势。     

粉煤灰复合活性剂在A-TIG焊中增加熔深的机理研究

为实现对工业废弃物粉煤灰的剩余价值利用,尝试以粉煤灰作为主要原料制备焊接复合活性剂,并在AZ91镁合金板上进行A-TIG焊.利用焊缝的电特性实时采集、焊接温度场采集、电弧力测试等手段研究活性剂对电弧影响,通过熔池Bi粒子示踪实验探究活性剂对表面张力温度梯度影响.结果 表明:与常规TIG焊相比,粉煤灰复合活性剂可以使焊缝熔深增深1.4倍,熔宽减小,深宽比是常规TIG焊的1.43倍.粉煤灰复合活性剂中氟化物的解离和电离吸热过程、带电粒子的电子扩散和复合过程可以促进电弧收缩,使焊接电压升高,热输入量提高.而活性剂中的氧化物既可以通过对电弧的机械压缩作用强迫电弧收缩,又可以通过电离产生的氧元素实现对熔池液态金属表面张力温度梯度系数的改变,提高熔池中心热输入.A-TIG焊AZ91镁合金熔深增加是电弧收缩理论和表面张力温度梯度改变理论共同作用的结果.     

2 000 MPa级热成形钢双光斑激光焊接接头成形研究

目的 探究焊接参数对PHS2000型热成形钢焊接接头宏观形貌的影响,利用双光斑激光焊接工艺减少焊接缺陷,得到形貌良好的焊接接头。方法 使用德国通快公司的TruDisk 5000型双光斑激光器对2 000 MPa级热成形钢进行激光焊接。使用金相显微镜对不同参数下焊接接头正面和背面的宏观形貌及焊缝横截面的熔深和熔宽进行研究。结果 随着激光功率从3 500 W增大到4 400 W,焊接接头成形良好,熔深大体呈增大趋势,深宽比先下降后上升再下降;随着焊接速度从50 mm/min增大到250 mm/min,熔深、熔宽基本降低,深宽比总体呈下降趋势;随着芯环比的提高,焊缝背面成形变差,熔深在芯环比为55%~65%时较理想,深宽比总体呈W形上升;当离焦量为0 mm时,焊缝背部出现了较为严重的烧损变色,并且在焊缝两侧产生了飞溅。而随着离焦量降低到−4 mm,烧损变色情况得到改善。结论 激光功率和芯环比对焊接接头成形的影响较为显著。得到了成形良好的焊接接头,且在激光功率为4 700 W、焊接速度为150 mm/min、芯环比为65%、离焦量为−2 mm的焊接参数下,1.4 mm厚2 000 MPa级热成形钢双光斑激光焊接接头的成形效果最佳。     

A-TIG焊研究进展及前景展望

对活性化钨极氩弧焊(A-TIG)焊接工艺、活性剂的研发及其在增加焊缝熔深机理等方面的研究做了比较详尽的综述,并指出活性化TIG焊研究过程中存在的问题、发展前景及今后研究方向。认为对活性焊剂增加熔深的机理还有待深入研究,可以利用数值模拟过程结合活性化TIG焊试验深入研究活性焊剂增加焊缝熔深的机理。可以基于A-TIG焊基本思想结合其他方法研发新的活性焊方法。总之,A-TIG焊具有巨大的发展潜力和良好的应用前景。     

活性剂对CO_2气体保护焊焊缝成形及飞溅的影响

使用自制的活性焊丝,研究了活性剂对CO2气体保护焊焊缝成形及飞溅的影响。结果表明,使用活性剂可以使焊接飞溅率大大降低,焊缝熔深增加,熔宽增大,焊缝表面成形光滑。认为CO2气体保护焊飞溅降低的原因,是因为活性剂的加入在降低了混合气体的有效电离电压的同时显著增加了CO2电弧的导电能力,使电弧能量密度增加,从而使中等电流下的熔滴过渡方式由大颗粒过渡转变成细颗粒过渡。     

Zr58Nb2.76Cu15.46Ni12.74Al10.34Y0.5非晶合金激光焊接接头微观结构及显微硬度表征

目的 探究激光焊接参数对非晶合金焊接接头的组织演变、焊缝成形、晶化程度等的影响规律,以及控制接头晶化的有效途径.方法 采用碟片激光器对Zr58Nb2.76Cu15.46Ni12.74Al10.34Y0.5非晶合金进行激光焊接,对比分析不同激光功率下,焊接速度对接头熔宽和晶化组织形成的影响规律,并对接头各区域微观组织特征...     

Optimization of A-TIG process parameters using response surface methodology

In the present work, the influence of process parameters such as welding current (I), welding speed (S), and flux coating density (F) on different aspects of weld bead geometry for example depth of penetration (DOP), bead width (BW), depth to width ratio (D/W), and weld fusion zone area (WA) were investigated by using the central composite design (CCD). 9–12% Cr ferritic stainless steel (FSS) plates were welded using A-TIG welding. It was observed that all input variables have a direct influence on the DOP, BW, and D/W. However, flux coating density has no significant effect on WA. Mathematical models were generated from the obtained responses to predict the weld bead geometry. An optimized DOP, BW, D/W, and WA of 6.95?mm, 8.76?mm, 0.80, and 41.99?mm², respectively, were predicted at the welding current of 213.78 A, the welding speed of 96.22?mm/min, and the flux coating density of 1.99?mg/cm². Conformity test was done to check the practicability of the developed models. The conformity test results were in good agreement with the predicted values. Arc constriction and reversal in Marangoni convection were considered as major mechanisms for the deep and narrow weld bead during A-TIG welding.     

Genetic-Algorithm-Based Computational Models for Optimizing the Process Parameters of A-TIG Welding to Achieve Target Bead Geometry in Type 304 L(N) and 316 L(N) Stainless Steels

The weld-bead geometry in 304LN and 316LN stainless steels produced by A-TIG welding plays an important role in determining the mechanical properties of the weld and its quality. Its shape parameters such as bead width, depth of penetration, and reinforcement height are decided according to the A-TIG welding process parameters such as current, voltage, torch speed, and arc gap. Identification of a suitable combination of A-TIG process parameters to produce the desired weld-bead geometry required many experiments, and the experimental optimization of the A-TIG process was indeed time consuming and costly. Therefore it becomes necessary to develop a methodology for optimizing the A-TIG process parameters to achieve the target weld-bead geometry. In the present work, genetic algorithm (GA)-based computational models have been developed to determine the optimum/near optimum process parameters to achieve the target weld-bead geometry in 304LN and 316LN stainless steel welds produced by A-TIG welding.     

The mechanism of penetration increase in A-TIG welding

The mechanism of the increasing of A-TIG welding penetration is studied by using the activating flux we developed for stainless steel. The effect of flux on the flow and temperature fields of weld pool is simulated by the PHOENICS software. It shows that without flux, the fluid flow will be outward along the surface of the weld pool and then down, resulting in a flatter weld pool shape. With the flux, the oxygen, which changes the temperature dependence of surface tension grads from a negative value to a positive value, can cause significant changes on the weld penetration. Fluid flow will be inward along the surface of the weld pool toward the center and then down. This fluid flow pattern efficiently transfers heat to the weld root and produces a relatively deep and narrow weld. This change is the main cause of penetration increase. Moreover, arc construction can cause the weld width to become narrower and the penetration to become deeper, but this is not the main cause of penetration increase. The effects of flux on fluid flow of the weld pool surface and arc profiles were observed in conventional TIG welding and in A-TIG welding by using high-speed video camera. The fluid flow behavior was visualized in real-time scale by micro focused X-ray transmission video observation system. The result indicated that stronger inward fluid flow patterns leading to weld beads with narrower width and deeper penetration could be apparently identified in the case of A-TIG welding. The flux could change the direction of fluid flow in welding pool. It has a good agreement with the simulation results.     

Ti2AlNb合金电子束焊接头残余应力及变形的数值模拟

目的 研究平板对接电子束焊接过程中Ti2AlNb合金接头的残余应力及变形规律。方法 采用高斯圆柱体和高斯面组合热源模型模拟了6.6 mm厚的Ti2AlNb合金平板对接电子束焊过程,对比研究了高焊速高束流和低焊速低束流2种工艺参数下焊接接头的残余应力和变形分布规律,并用小孔法测量了焊缝中心及距焊缝中心10 mm位置的残余应力值。结果 在高焊速高束流参数下,获得了熔池体积小、熔池宽度窄(为3.62 mm)、深宽比高的焊缝;在该参数下焊缝横截面上的高应力集中区(应力在900 MPa以上)尺寸较小,其宽度仅为低焊速低束流参数下的89%;同时,在高焊速高束流参数下,焊缝法向变形最大值为0.79 mm,低于低焊速低束流参数下的0.82 mm;模拟计算所得残余应力与实测值的误差在5.64%以内。结论 高束流高焊速工艺具有热输入小、热量集中、加工效率高的特点,有助于获得高应力集中区域小、深宽比高、变形小的焊缝,比低束流低焊速工艺更具优势。