保护气体中氮气比例对高氮钢双面同轴TIG焊接工艺性的影响

针对高氮低镍奥氏体不锈钢开展了双面同轴TIG自熔焊试验，分析了保护气体成分对电弧电压、电弧形态、钨极形貌、焊缝气孔与含氮量的影响规律. 结果表明，随着保护气体中氮气比例的提高，平均弧压以三次函数的速度增大，波动程度亦随之呈增大趋势；氮气的加入导致电弧显著收缩，焊后钨极表面覆盖棕褐色氮化钨薄层，同时焊接飞溅增大，电弧出现周期性“尾焰反射”现象，焊接稳定性随氮气比例提高而变差；随保护气体中氮气比例的提高，焊缝气孔数量和最大气孔尺寸同时增加，焊缝含氮量先增大后趋于稳定；为了降低焊接不稳定和焊缝气孔的不利影响，保护气体中氮气的比例应低于20%.     

低镍不锈钢激光-电弧复合焊接头组织性能研究

低镍含氮奥氏体不锈钢强度高,韧性佳,在化工装备及建筑装饰等领域广泛应用。为揭示保护气体对低镍含氮奥氏体不锈钢焊接接头微观组织和力学性能的影响机制,分别采用92%Ar+8%N2与95%Ar+5%CO2两种混合比例的保护气体对08Cr19Mn6Ni3Cu2N低镍含氮奥氏体不锈钢进行了激光-MAG电弧复合焊。研究表明：氮气的加入使焊接接头平均显微硬度有所下降;电弧收缩明显,焊接飞溅增加且体积增大,电弧稳定性变差;焊缝中奥氏体含量增加约20%,而铁素体枝晶变细,二次枝晶臂变短。焊缝组织中未发现σ相及氮化物析出;从四个晶面观察奥氏体晶粒尺寸也是由于氮气的加入而减小;焊接接头拉伸性能略微下降,但耐腐蚀性能提高。     

微量氮对5086铝合金MIG焊接性能的影响

文中采用纯Ar,75% Ar+25% He,Ar+N₂三种保护气体对5086铝合金进行了MIG焊接,研究保护气体对5086铝合金焊缝熔深以及对接接头力学性能的影响,通过焊接过程高速摄像、XRD试验,探讨保护气体对5086铝合金焊缝熔深影响的机理.结果表明,纯氩气相比,氩气中加入微量氮气显著增加焊缝熔深进而提高铝合金MIG焊的焊接效率,同时其焊缝质量及力学性能未受影响.其原因为:氮化铝的出现将阴极斑点固定在氮化铝出现较多的焊缝区域,使电弧阴极区相对稳定集中,增加电弧能量密度;氮化铝可以抑制阴极区金属铝蒸汽所带走的阴极区能量损失.     

氮气对SAF2507双相不锈钢GTAW焊接接头组织与性能影响

采用GTAW焊接SAF2507双相不锈钢,焊丝为ER2594,保护气体为Ar+N2。研究了保护气体中氮气(φ(N2)=0~5%)比例对SAF2507 GTAW焊接接头组织和性能的影响。结果表明,随着保护气体中N2含量的增加,焊缝组织中奥氏体相增多,硬度下降,耐点腐蚀性能增强;当N2含量到达5%时,产生焊接飞溅和焊接气孔,接头焊缝冲击功降低;采用φ(Ar)+φ(N2)2%~3%保护的焊接工艺,焊接接头能保持较好的相比例,焊接接头的组织、力学和点腐蚀等综合性能更优。     

高速列车转向架焊接构件的组织与性能研究

研究了不同氮比例的Ar+N2保护气对高速列车转向架构件用双相钢焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,随着氮气比例的增加,焊缝区和热影响区的显微硬度逐渐下降,且同一保护气条件下,硬度从大至小分别为焊缝区>热影响区>母材区;随着氮比例的增加,焊缝区和热影响区的冲击功先增加而后降低,当氮气含量为4%时取得极大值,且热影响区的冲击功高于焊缝区;2%~4%氮气+氩气的混合比例是最佳的焊接气体保护工艺。     

保护气体对激光+双丝MAG复合焊焊缝形貌和电弧特性的影响

在激光+单电弧复合焊工艺的基础上,通过再添加一个电弧的方式,形成激光+双丝脉冲MAG复合焊工艺。研究了保护气体为φ(Ar)80%+φ(CO2)20%(情况A)和φ(Ar)40%+φ(CO2)10%+φ(He)50%(情况B)时对激光+双丝MAG复合焊焊缝表面成形和电弧特性的影响。利用LabVIEW信号采集系统和高速摄像系统同步采集焊接电流、电弧电压波形和电弧形态。结果表明,在焊缝表面和焊道两侧边缘处,肉眼可见斑点状、不连续的氧化物,情况A与情况B相比,情况A氧化物含量高,熔宽小;而情况B焊道平整,鱼鳞纹清晰。情况A中由于CO2含量较高,使其对电弧的冷却作用增强,减弱了激光对电弧的稳定作用,断弧次数比情况B多。     

ZGOCr13Ni5Mo不锈钢不同比例保护气体焊接工艺研究

针对纯Ar气体保护焊焊接不锈钢时,焊接过程中的阴极斑点飘移现象,以及不锈钢的润湿性、流动性较差等原因,在焊缝中极易形成咬边、两侧熔合不良等焊接缺陷.采用加入一定量的氧化性气体对焊接接头的化学成分、缺陷率和力学性能进行研究分析.结果表明,采用Ar+2％O2和Ar+ 10％CO2保护气体焊接后,可以克服阴极斑点飘移,提高电弧稳定性,同时改善熔池形状,增加熔化金属流动性,从而减少了气孔、未熔合等缺陷,并且随着氧化气体的比例增加造成焊缝中的夹渣增加,并带来接头塑性和韧性的下降.     

镁合金富Ar混合气体TIG焊电弧行为及其对焊缝质量的影响

采用富Ar混合气体TIG焊焊接了镁合金板材,分析了Af、He、C02和N2不同配比混合气体的电弧特性及其对焊缝成形、熔深、显微硬度和抗拉强度的影响.结果表明:富Ar混合气体加入一定比例C02会造成镁元素蒸发,焊接过程中有飞溅现象,加入一定比例N2会在焊缝表面生成Mg3N2膜,影响焊缝质量.He-Ar混合气体随着氯气体积分数的增大,电弧稳定性增强,阴极热功率所占电弧总功率的比例减少.当He体积比等于50%时,电弧阴极区城明显收缩而阳极区域发散扩展,可获得外形美观、熔透率高、焊缝区组织均匀细小的镁合金焊接接头.焊缝的平均显微硬度为60HV,达到母材的82.6%,抗拉强度为186MPa,是母材的76%,断裂发生在热影响区,属于韧-脆混合断裂.     

氮氩气体保护TIG焊接电弧数值分析

以TIG焊接电弧为对象,依据磁流体动力学理论构建电弧的数学模型,运用ANSYS有限元分析软件对二维稳态下轴对称的、氩氮混合气体保护的TIG焊接电弧进行了数值分析,得到了50%N2 Ar混合气体保护下焊接电弧的温度场、速度场的形态分布特征.并通过与纯氩气保护的TIG焊接电弧温度、压力以及等离子体速度等分布的比较,得出了加入氮气作为保护气体时,TIG焊接电弧能量及形态的分布变化.对比结果表明,加入氮气作为保护气体提高了TIG焊接电弧的电弧温度、等离子体速度和电弧压力,能得到更高能量密度的焊接电弧.     

不锈钢电弧辅助活性TIG焊

针对不锈钢,提出了一种新型活性YIG焊方法--电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊(arc assisted activating TIG welding).该焊接方法通过在正常TIG焊前以活性混合气体作为保护气体,采用小电流钨极电弧预熔待焊焊道表面,可使熔深显著增加,焊接效率大大提高,而且具有可全自动化焊接和工艺可重复性好等优点.分别采用O2+Ar,CO2+Ar,空气作为小电流钨极电弧的保护气体进行了单弧AA-TIG焊.与传统TIG焊比较,发现O2+Ar,CO2+Ar和空气都可显著增加熔深,减小熔宽,焊缝表面成形良好.采用CO2+Ar作为活性混合保护气体进行双弧AA-TIG焊,焊缝成形良好,熔深显著增加.熔深随着焊枪间距减小而增大.     

添加N2保护对CMT-P复合电弧焊接头组织与性能的影响

以UNS S32750超级双相不锈钢为研究对象,采用冷金属过渡脉冲(cold metal transfer pulse,CMT-P)复合电弧焊接技术,运用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和电子探针组织表征手段以及显微硬度和低温冲击韧性性能测试方法,对比研究了纯Ar和Ar+2%N₂气体保护对焊接接头的微观组织、硬度和低温韧性的影响规律.结果表明,与纯Ar保护气相比,添加2%N₂保护的焊接过程飞溅较少,焊缝平整笔直,鱼鳞纹更加细致紧密.此外,热影响区主要由过量的铁素体和少量的奥氏体组成,并伴随有害的Cr₂N析出.因此,与CMT-P复合电弧焊接头的其它区域相比,热影响区的硬度较高和韧性较低.添加2%N₂气体保护增加了焊缝和热影响区奥氏体含量和N原子在铁素体与奥氏体内的固溶量,从而提高了接头各区域的低温韧性.     

Effects of shielding gas composition on arc characteristics and droplet transfer in tandem narrow gap GMA welding

The effects of shielding gas composition in tandem narrow gap gas metal arc welding were studied. The shielding gas included argon, carbon dioxide and helium. The arc characteristics and droplet transfer process were analysed. The results show that in the same welding parameters, the trail wire welding current is higher than the lead wire welding current. With the increase of carbon dioxide content, the welding currents of two wires decrease, and the trail wire droplet transfer mode transforms from spray transfer to projected transfer. With the increase of helium content, the welding currents increase and the lead wire droplet transfer mode transforms from projected transfer to spray transfer. The weld width is the largest when the shielding gas mixture is 80%Ar10%CO₂10%He.     

Arc ignitability,bead protection and weld shape variations for He–Ar–O2 shielded GTA welding on SUS304 stainless steel

The influences of argon and oxygen in helium base shielded GTA welding on the arc ignitability, bead protection and weld penetration are systematically investigated by bead-on-plate welding on SUS304 stainless steel. Experimental results show that the critical electrode tip work distance for arc ignition is increased from 1 mm under pure He shielding to 5 mm under He–50%Ar shielding. Small addition of oxygen content to the He–Ar mixed shielding can significantly change the weld shape from a wide shallow type to a narrow deep one, and the weld depth/width ratio can be doubled due to the change in the Marangoni convection from an outward to an inward direction.     

Optimization procedures for GMAW of bimetal pipes

Autogenous gas tungsten arc welding (GTAW) and pulse rapid arc gas metal arc welding (GMAW) of butting bimetal (Bubi) pipelines were studied. GMAW was carried out from the outside of the pipe while GTAW was done from the inside to prevent lack of penetration and to promote a smooth internal weld bead surface. Current, welding speed, electrode diameter, shielding gas and orbital positions were defined as variables. The requirement for the GTA weld was to achieve 2 mm penetration depth without undercutting. The required penetration was difficult to achieve due to the outwards flow pattern in the molten pool driven by the Marangoni effect as a result of low sulphur content. It was shown that, under optimised conditions, it was possible to obtain sound welds with proper geometry and defect free. The conditions needed were a combination of current of 170 A, welding speed of 200 mm/min and an electrode angle of 30°, with shielding gas protection of He-25%Ar for narrow groove welding of a J-beveled pipe.     

不同保护气体对无磁钢20Mn23AlV焊接接头组织及力学性能的影响

采用φ(Ar)97%+φ(CO₂)3%和φ(Ar)97.5%+φ(CO₂)2.5%两种保护气体对厚12 mm的20Mn23AlV无磁钢板进行焊接,对比不同保护气体下20Mn23AlV无磁钢焊接接头的显微组织及力学性能。结果表明:采用φ(Ar)97.5%+φ(CO₂)2.5%保护气体焊接的试板焊缝表面成形更优,焊缝内部气孔少;两种保护气体下的焊接接头都具有良好的塑性、韧性及抗拉强度,φ(Ar)97.5%+φ(CO₂)2.5%保护气体下的接头的抗拉强度略大,焊缝组织为白色的奥氏体基体+δ铁素体。综合来看,采用φ(Ar)97.5%+φ(CO₂)2.5%保护气体更为合理,满足无磁钢焊接生产要求。     

水下高压干式环境下压力及焊接参数对GMAW焊缝成形的影响

开展水下高压干法焊接试验研究,在焊接过程相对稳定的情况下,以环境压力、焊接电流、保护气成分、焊丝伸出长度为变量,探索其对于焊缝截面成形的影响规律. 采用正交试验方法,通过试验确定了焊缝熔深、熔宽及余高随上述变量的变化规律. 结果表明,随着环境压力增大,焊接飞溅增多,熔深增加,熔宽减小,余高增高;高压环境下,随着焊接电流增大,熔宽没有明显变化,熔深增加,余高略有增加;随着保护气中CO₂比例的增加,熔深减小,熔宽增加,余高变化不明显;随着焊丝伸出长度增加,熔深减小,熔宽增加,余高增加.     

基于光谱诊断的氩氮TIG焊电弧物理特性分析

混合气体保护焊能够提高焊接质量及生产效率，由于混合气体保护焊电弧成分复杂多变，对其物理性能等的研究具有一定的难度. 文中以氩氮混合气体钨极惰性气体保护焊（TIG焊）电弧为研究对象，采用双电荷耦合元件（CCD）电弧光谱图像采集试验系统，获取氩氮混合气体TIG焊电弧Ar I及N I的特征谱图像的动态分布；结合双元素双组分标准温度法对不同浓度（50%Ar + 50%N₂，80%Ar + 20%N₂及100%Ar）的氩氮电弧进行光谱诊断. 结果表明，电弧半径最高收缩50%左右，温度最高升高12%. 通过对氩氮电弧物理性能的定量分析为研究混合气体保护焊焊缝成形的本质奠定了理论基础.