镁合金活性焊与活性焊丝焊接电弧光谱对比分析

以TiO_2和CaCl_2为活性剂,研究了传统活性焊以及活性焊丝焊接中熔深的增加作用,并分析了焊接过程中的电弧光谱行为。结果表明,采用传统活性焊方法以及活性焊丝焊方法均可以显著增加镁合金TIG焊的熔深,不同种类的活性剂增加熔深的效果不同,并且活性剂所处的位置不同,其增加熔深的效果也不相同。当使用TiO_2活性剂时,不管是涂敷在母材表面,还是涂敷在焊丝表面,均没有观察到其一次离子的谱线。而在活性焊丝焊接电弧中,观察到了Ca元素的一次离子的谱线,说明CaCl_2活性剂主要通过影响焊接电弧来增加焊接熔深,而TiO_2,活性剂增加焊接熔深的机理主要是影响熔池行为,对焊接电弧作用较小。     

ZnCl2和TiO2活性剂对镁合金TIG焊的影响

进行了单侧涂敷活性剂和两侧涂敷活性剂焊接镁合金的研究,分析了不同活性剂对焊缝及电弧的影响.结果表明,在单侧涂覆活性剂和两侧涂敷活性剂试验中,ZnCl2活性剂增加熔深的效果均优于TiO2活性剂.涂敷同样的活性剂,熔深增加的效果随着涂敷活性剂偏移量或间隙量的增大而减小.在单侧涂敷活性剂试验中,ZnCl2活性剂对熔池的偏移作用更明显.热稳定性差的ZnCl2活性剂改变电弧导电通道,使电弧形态发生明显改变.而热稳定性好的TiO2活性剂没有改变电弧导电通道,其电弧形态未发生明显改变.     

TIG电弧活性化焊接现象和机理研究(2)--活性化TIG焊接中的电弧现象

在变动焊接电流下检测电弧电压,考察Ａ－ＴＩＧ焊电弧收缩及活性剂的影响。结果表明,Ａ－ＴＩＦ焊电弧收缩是焊接熔深增加的一项重要原因,电弧是否产收缩与所使用的活性剂有前关,然而,既使在电弧未产生收缩情况下,表面活性剂仍然对焊接熔深的增加有较大作用。     

活性剂对焊缝咬边倾向及接头疲劳性能的影响

针对活性剂等离子弧焊焊接过程,对焊缝咬边倾向和焊接接头的疲劳性能进行了研究.结果表明,增加焊接速度虽然可以提高生产效率,但是焊接速度增加后,熔敷金属不易填充焊趾部,容易在焊趾部产生咬边缺陷,加入活性剂可以减小或消除咬边现象.添加活性剂后,熔敷金属增加,电弧力对熔池的压迫作用增强,电弧电压升高,电弧挺度增加,电弧更稳定.这些因素可以促进熔敷金属向焊趾部流动,填充在焊趾部.添加活性剂后,疲劳寿命最多提高了60%左右.通过添加活性剂可以减小或消除咬边,提高焊接接头的疲劳性能.     

表面活性剂对钛合金A-TIG焊熔深的影响

采用卤化物（CaF2，ZnF2，MnCl2）、氧化物（SiO2，TiO2，V2O5）和单质Te作为表面活性剂进行钛合金A—TIG焊，研究了表面活性剂对焊接熔深的影响规律。结果表明：3种卤化物都能增加焊接熔深，其中MnCl2使得焊接熔深达到传统TIG焊的2倍以上：3种氧化物对焊缝成形几乎没有影响；Te能明显增加焊接熔深，减小焊缝熔宽。认为电弧收缩是卤化物但不是Te增加钛合金A—TIG焊熔深的主要机理。     

几种单一活性剂组分对T91钢A-TIG焊焊缝的影响

使用SiO2,TiO2,NaF 3种单一活性剂组分,在T91钢上进行A-TIG焊试验.观察对比有活性剂和无活性剂时的焊缝熔深、深宽比、焊缝成形、电弧形态、电弧电压以及显微组织的变化情况.结果表明,SiO2使电弧拉长、电弧电压升高,并显著增大焊缝熔深及深宽比;NaF对电弧形态、电弧电压无明显作用,熔深稍有增大;TiO2使电弧电压稍有降低,并使熔深减小.3种活性剂组分均未对焊缝显微组织产生明显影响.     

SiO2增加铝合金交流A-TIG焊熔深的机理

采用单组元活性剂进行铝合金交流A-TIG(Activating flux TIG)焊时,SiO2增加熔深最明显,对其增加熔深的机理进行了研究.进行正散焦真空电子束焊试验,SiO2对焊缝成形几乎没有影响;进行系列直流正接A-TIG焊试验,研究了活性剂对电弧的影响,发现SiO2使得氧化膜厚度增加,电弧极性区收缩,弧柱区扩展,电弧电压升高;进行氦气保护交流A-TIG焊试验,发现SiO2使活性剂或金属蒸发的区域变窄且蒸发量变小,熔池表面凹陷,并且在焊接过程中SiO2涂层始终存在于熔池表面,只在熔池凹陷中央区域出现很窄的裂缝,蒸气主要集中在电弧中下部.认为电弧极性区收缩和热输入增加是SiO2增加铝合金交流A-TIG焊熔深的主要机理.     

数值模拟在活性焊接技术研究中的应用现状及展望

高效率生产是焊接工作者持续追求的目标之一，而实现深熔深焊接是重要途径之一，尤其是能获得优异焊接质量但熔深较浅的TIG焊。活性焊接方法起源于AF-TIG焊（Activating Flux TIG welding），通过在普通TIG焊接前在待焊母材表面涂敷活性剂材料，可使得熔深显著增加，达到TIG焊熔深的2倍及以上。为了推动活性焊接方法的应用与发展，通过介绍活性焊熔深增加的两种机理，数值模拟在熔池流动、应力应变、活性剂过渡方面的应用，深入理解活性元素对熔深增加和焊缝性能的影响。并认为活性剂增加熔深机理有待厘清，加强研究活性元素在低温凝固阶段中的冶金行为及其对熔池金属相变过程和焊缝性能的影响规律，将会促进活性元素引入精细控制技术和新型活性焊接方法的开发。     

焊接工艺参数对不锈钢A-TIG焊焊缝熔深的影响

利用自制的活性剂,考察了焊接工艺参数对奥氏体不锈钢A-TIG焊焊缝熔深的影响.结果表明:活性剂能使电弧收缩,穿透力增强,使焊缝熔深增加.在其它焊接参数不变的情况下,随着焊接电流的增加熔深增大;随着焊接速度的增加熔深减小;焊接电弧长度由2mm增加到3mm,焊缝熔深增大;由3mm增加到4mm,焊缝熔深减小.电弧收缩理论可以较好地解释试验结果.     

单一氟化物对钛合金激光焊的影响

对TC4钛合金选取单一氟化物 NaF，Na2SiF6，YbF3为活性剂进行活性焊接试验，采用5 mm单激光焊试验分析其对焊缝熔深、熔宽及等离子形态分析。 试验结果表明，单激光焊试验中所选活性剂对焊缝熔宽和熔深影响各不相同，但均能减小熔宽和增加熔深，其中YbF3效果最好；涂敷活性剂之后有效地降低了焊接等离子体的电子密度。     

铝合金活性TIG焊熔池表面化学反应分析

针对铝合金交流A-TIG焊、FB-TIG焊和FZ-TIG焊,研究活性剂与熔池表面金属或表面氧化膜之间的化学反应,对于确定这些焊接方法的可行性和指导活性剂配方开发具有重要意义.通过焊缝表面焊渣XRD分析,并采用物质吉布斯自由能函数法进行反应热力学计算分析了熔池表面发生的化学反应.发现采用FZ108+SiO2的FZ-TIG焊发生了活性剂FZ108与熔池金属之间的吸热反应,能起到收缩电弧增加熔深的作用;对于采用FZ108的A-TIG焊,反应所吸收或放出的热量少,对收缩电弧的作用也很小;对于采用SiO2的FB-TIG焊,未发生活性剂与熔池金属和表面氧化膜之间的化学反应,不会通过该反应过程影响电弧.     

铝合金气体输送活性钨极氩弧焊方法

针对铝合金,提出了一种气体输送活性钨极氩弧焊,即GTFA-TIG焊(gas transfer flux activating TIG welding).该方法改变了活性元素的引入方式,通过自动送粉装置将活性剂输送到保护气体中,由保护气体将其引入电弧-熔池系统进行施焊,使得电弧收缩,熔池金属流态改变,熔深增加,同时省却了涂覆活性剂工序,实现了焊接过程自动化.进行了普通交流TIG焊和8种单组元活性剂的GTFA-TIG表面熔焊,分析了不同活性剂对焊缝成形、拉伸性能以及缺陷的影响.结果表明,大多数卤化物和氧化物活性剂都能使熔深增加到传统TIG焊的2.5~3倍以上,单质碲增加熔深效果较差.采用V₂O₅的焊缝抗拉强度接近母材金属,而采用MnCl₂和AlF₃的焊缝有一定程度降低.焊缝X射线探伤结果表明,采用V₂O₅,MnCl₂和AlF₃的焊缝评片结果均为Ⅰ级,而采用碲的焊缝为Ⅲ级.     

活性剂对镁合金TIG焊接熔深的影响

根据最大熔深时TiO2，Cr2O3，CdCl2和ZnCl2活性剂中元素在焊缝中的分布分析了熔池的流动情况，在此基础上对上述4种活性剂对镁合金交流TIG焊接熔深的影响进行了研究．结果表明，这4种活性剂均可增加焊缝熔深，活性剂的涂敷量均有一个饱和值．加大涂敷活性剂后不同程度的改变了熔池中Mg，A1元素的分布．涂敷CdCl2，ZnCl2后在焊缝中没有观察到活性剂元素，而涂敷TiO2，Cr2O3后在焊缝中观察到了Ti，Cr，O元素，氯化物活性剂增加熔深的机理主要是活性剂与电弧的相互作用，氧化物活性剂增加熔深的机理主要是活性剂与熔池金属的相互作用．     

单组分活性剂对铝合金A-TIG焊焊缝的影响

针对6 mm的6061铝合金试板,选用SiO2,TiO2,Cr2O3,CaF2,BaCl2共5种单一成分活性剂进行铝合金交流A-TIG焊工艺试验,研究活性剂对A-TIG焊焊缝表面成形及宏观形貌的影响,并结合焊接过程电弧形态变化,分析熔深增加机理.结果表明,5种单一成分活性剂均可改善焊缝熔深,其中SiO2增加焊缝熔深效果最好,CaF2效果不明显;涂覆SiO2时表面成形比涂覆其它活性剂时差,其中TiO2表面成形最好;电弧进入活性剂区时无明显收缩,认为熔深增加是活性剂的引入导致导电通道电阻变化引起的电弧热输入增加的结果.     

Effects of activating flux on arc phenomena in gas tungsten arc welding

Abstract

Dramatic increases in the depth of weld bead penetration have been demonstrated by welding stainless steel using the gas tungsten arc (GTA) process with activating fluxes consisting of oxides and halides. However, there is no commonly agreed mechanism for the effect of flux on the process. In order to clarify the mechanism, behaviour of the arc and weld pool in the GTA process with activating flux was observed in comparison with a conventional GTA process. A constricted anode root was found in the GTA process with activating flux, while a diffuse anode root was found in the conventional process. Furthermore, it is suggested that these anode roots are strongly related to metal vapour from the weld pool, which is also related to temperature distributions on the weld pool surface.     

活性化TIG焊中活性剂和焊接参数对焊缝深宽比的影响

研究了在TIG焊中单一成分的活性剂 (SiO2 、CaF2 、TiO2 、Cr2 O3 、NaF)对不锈钢焊缝深宽比 (D/W )的影响 ,并针对SiO2 活性剂 ,分别研究了活性剂的涂敷量和焊接规范参数 (焊接电流、焊接速度和弧长 )对A -TIG焊焊缝深宽比的影响。试验结果表明 ,焊道深宽比随活性剂涂敷量的增加而增大 ,在所选择的五种活性剂中 ,以SiO2 的影响最为显著。涂敷活性剂SiO2 的试件 ,随着焊接电流、焊接速度和弧长的增加 ,焊缝的深宽比与无活性剂时相比有明显的增加。在TIG焊中应用某种活性剂 ,使用原有的设备就能够大幅度提高焊缝的深宽比 ,从而降低生产周期和制造成本 ,具有很好的应用前景。     

金属氯化物A-TIG焊熔深作用机理

以KCl,MnCl2和ZnCl2三种金属氯化物为活性剂,在镁合金、铝合金及Q235钢表面进行交流A-TIG堆焊试验,从元素第一电离能的角度,研究了这三种活性剂对不同材料焊接熔深的影响规律,探讨了金属氯化物影响熔深的作用机理.结果表明,A-TIG焊过程中,氯化物中的金属元素能够进入电弧导电空间,并影响电弧状态,焊接熔深与活性剂中金属元素的第一电离能密切相关.金属氯化物对不同材料熔深的影响规律相同,均随着活性剂中金属元素第一电离能的增加呈现先增加后降低的趋势.     

活性剂对激光-电弧复合焊接的影响

提出了激光-电弧复合活性焊接法,以提高小功率激光-电弧复合焊接的熔深.在待焊不锈钢表面涂覆一层活性剂,然后进行激光-电弧复合焊接.研究了工艺参数对焊缝成形性的影响,并对焊接接头的组织性能进行了分析.结果表明,涂覆活性剂后可以使复合焊接的熔深增加,并且可以细化复合焊焊缝组织.复合焊接头与复合活性焊接头的显微硬度变化规律一致.复合活性焊接头的抗拉强度较高,达到母材抗拉强度的92%.复合活性焊接头的腐蚀速率低于复合焊接头的腐蚀速率,具有良好的耐蚀性能.     

TIG焊活性剂对焊缝成形的影响

活性化焊接（A－TIG焊）在90年代末期受到国外的高度重视，同传统的TIG焊（钨极惰性气体保护电弧焊）相比，在相同的规范下活性化焊接能够大幅度地提高生产率、降低生产成本。中针对不锈钢和钛合金材料，研究了在A－TIG焊中单一成分的活性剂和涂敷量对焊缝成形的影响。试验结果表明，与无活性剂的焊缝相比，活性剂CaF2,SiO2,NaF,Cr2O3和TiO3都能够有效地增加不锈钢和钛合金焊缝的 熔深，随着涂敷量的增加，焊缝熔深也相应的增加，熔宽减小。但涂敷有CaF2活性剂的不锈钢焊缝成形不好，涂敷有Cr2O3的钛合金焊缝正面熔宽没有明显的变化。在不锈钢焊接中，活性剂SiO2的作用效果最好；而钛合金的焊接中CaF2的作用效果最好。电弧收缩和熔池表面张力的变化是活性剂增加熔深的主要原因。