镁合金活性焊丝TIG焊

选择单一成分的常见化合物作为活性剂,涂敷于焊丝表面形成活性焊丝,并进行TIG填丝焊接试验.结果表明,在镁合金活性焊丝TIG焊接过程中,活性剂仍能起到增加焊接熔深的作用.氯化物活性剂对熔深的增加效果最为明显,熔深较普通焊丝增加最大可达3倍以上.研究发现对镁合金TIG焊熔深增加效果好的活性剂的沸点集中于900℃附近区间.用活性焊丝焊接时熔滴与熔池金属的融合能力变差,填丝性能较普通焊丝相比有所降低.     

铝合金分区活性TIG焊接法研究

针对铝合金材料,提出了一种新型活性焊接方法--FZ-TIG焊(Flux Zoned TIG Welding).在传统TIG焊接前,在待焊焊道表面中心区域涂敷低熔沸点低电阻率活性剂,在两侧区域分别涂敷高熔沸点高电阻率活性剂,然后进行正常焊接,可以同时保证焊接熔深显著增加和焊缝表面成形良好.以自行研制的FZ108活性剂进行了FZ-TIG焊,并与传统TIG焊、采用FZ108作为活性剂的A-TIG焊、采用SiO2作为活性剂的FB-TIG焊进行了对比.发现在相同参数下,采用FZ-TIG焊进行焊接,焊缝熔深明显大于传统TIG焊、A-TIG焊和FB-TIG焊,达到TIG焊熔深的3倍以上,并且焊缝成形良好,焊缝组织细化,力学性能改善.     

活性化TIG焊接技术的研究与应用

活性化TIG(A-TIG)与传统TIG相比,可显著增加焊接熔深,改善焊缝成形,降低焊接热输入,从而显著提高焊接接头质量。本文对活性剂提高TIG熔深的机理进行了探讨,重点介绍了"电弧收缩理论"和"表面张力温度梯度改变理论"两种熔深增加机理以及在不同焊接方法、焊接材料和活性剂成分等条件下两种机理的各自作用与表现。     

镁合金活性TIG焊焊接接头组织特征分析

对活性化焊接(A-TIG)方法在镁合金焊接中的应用进行了初步的探讨。选取TiO2作为活性剂，研究了单一活性剂TiO2对镁合金焊接后微观组织的影响。试验结果表明，涂敷单一活性剂TiO2可以使焊缝熔深比常规的TIG焊增加2倍。与未涂敷活性剂的焊缝相比，涂敷TiO2活性剂可以增大焊接的熔深，减小熔宽。     

TIG焊和PAW焊中活性剂对焊缝熔深的影响

针对常规TIG焊生产效率低、熔深小等问题，研究了TIG焊和PAW焊中应用活性剂对焊缝熔深的影响。结果表明，应用活性剂后，在同样的参数下，同传统TIG相比，活性剂能够大幅度提高不锈钢、铝合金和钛合金的焊缝熔深。对于PAW焊，熔深也有增加，但是增加的幅度不如TIG效果明显，但对焊缝成形有很好的改善。同时，活性剂对铝合金焊接背面能够起到保护作用。对于钛合金，活性剂除了增加焊缝的熔深外，还能够大幅度地消减焊缝产生的气孔。     

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。     

活性剂对3003铝合金直流A-TIG焊的影响

对3003铝合金进行直流A-T1G焊接试验,选用卤化物NaC1、CaF2和氧化物SiO2、MnO2、TiO2作为活性剂,分别研究了单一组元和多组元表面活性剂对焊接熔深、焊缝成形以及接头组织的影响.结果表明:在进行铝合金直流TIG焊时,在焊缝表面涂敷一定成分活性剂能够增加焊缝熔深,改善焊缝质量,提高焊接生产率.总体来看,除NaC1增加熔深有限外,其余活性剂普遍增加熔深1倍以上.多组元配方活性剂增加熔深效果好于单组元活性剂,其中PS5活性剂熔深增加3倍以上,且焊缝成形良好,未见裂纹、气孔、夹渣等缺陷.分别对TIG焊和A-TIG焊接头组织进行观察,A-TIG焊较TIG焊的焊缝组织明显细小,而活性剂对焊接热影响区的平均晶粒度影响不大.     

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．     

活性剂对不锈钢TIG焊接头微观组织和性能的影响

主要探讨了活性剂对不锈钢TIG焊的电弧形貌、焊缝熔深、熔宽、微观组织和显微硬度的影响规律与机理,以获得经济实用型不锈钢TIG焊活性剂配方。试验结果表明,在相同焊接工艺参数条件下,使用活性剂的不锈钢TIG焊缝表面成形良好,深宽比增加。2种活性剂中,活性剂G1使不锈钢TIG焊缝深宽比较大,是未使用活性剂时的5.5倍,熔合区的显微硬度未发生明显变化;活性剂G2则使焊缝熔合区奥氏体晶粒更加均匀细小,显微硬度略有增加且分布均匀。     

双TIG活性电弧焊接工艺

提出双TIG活性电弧焊接方法,采用2支TIG焊枪前后排布,前置焊枪的焊接电流小于后置焊枪,且在前置焊枪保护气中混入少量O2,使电弧具有活性。对5 mm厚SUS304奥氏体不锈钢板进行焊接工艺试验。结果表明,与相同条件下的TIG焊接相比,双TIG活性电弧焊接焊缝熔深明显增加,焊缝表面成形良好;随着O2流量的增加,焊缝熔深先增加后减小,焊缝熔宽先减小后增加;在保持总电流不变的情形下,随着后置焊枪电流增加(前置焊枪电流减小),焊缝熔深先增加后减小,焊缝熔宽持续增加;随着弧长的增加,焊缝熔深先增加后减小,焊缝熔宽逐渐增加;当钨极间距从3 mm开始增加时,焊缝熔深逐渐减小,熔宽逐渐增加;而随着焊接速度的增加,焊缝熔深和熔宽都减小。O的混入对焊缝组织无明显影响。相比母材而言,焊缝冲击韧性有所下降。该方法能在高于普通TIG焊接速度的条件下实现深熔焊接。 创新点： 提出双TIG活性电弧焊接,2支独立的焊枪在焊接方向的平面内前后排布,前置焊枪焊接电流小于后置焊枪,前置焊枪采用Ar+O2作为保护气体,后置焊枪采用纯Ar作为保护气体,从而使电弧具有活性;在高于传统TIG的焊接速度下,焊缝熔深明显增加,可实现5 mm 厚的不锈钢板完全焊透。 高速焊接时能消除驼峰和咬边等缺陷,明显提高焊接生产率。     

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。     

活性化TIG电弧光谱分布的特征

逐点测试了活性化TIG焊(A-TIG)电弧光谱的频域及空间分布，分析了A-TIG电弧光谱的构成．A-TIG光谱的频域分布为连续光谱背景下的线光谱；Ar和活性剂粒子分布在整个电弧空间，其中活性剂元素谱线在电弧中部最强，其次是钨极前方，在熔池上方最弱；活性剂元素谱线线形及重现性好；与常规TIG焊相比，电弧中的Fe谱线明显增多，大多数分布在熔池上方和电弧中部区域；电弧周围分布着很多活性剂粒子；电弧中心Ar谱线强度提高说明电弧中心温度有所提高。     

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.     

单一成分活性剂对铝合金作用效果的研究

活性化TIG(A-TIG)焊已成为近年来的研究热点,但主要集中在不锈钢和钛合金两种材料,在铝合金中的应用较少.针对铝合金A-TIG焊进行了初步的研究和探索,选择四种单一成分的活性剂,采用表面两侧涂敷方式,通过2A14铝合金的平板堆焊实验,研究了在相同规范下不同活性剂对焊缝熔深、焊缝成形、气孔和微观组织的影响.实验结果表...     

铝合金交流A-TIG焊熔深增加机理的研究 --导电通道电阻对焊缝熔深的影响

进行了SiO2，A12O3，MnO2，TiO2，NaCl，CaF2等12种常见氧化物和卤化物的铝合金交流A—TIG焊，研究了单一组分活性剂对焊缝熔深的影响。并对这些活性剂进行了交流TIG焊电弧偏移实验，将电弧偏移率与A—TIG焊焊缝熔深进行了对比，发现铝合金交流A—TIG焊电弧中导电通道电阻对焊缝熔深的影响很大。     

Investigation into arc constriction by active fluxes for tungsten inert gas welding

Abstract

Mechanisms by which active fluxes increase the penetration of conventional tungsten inert gas (TIG) welds (so called A-TIG welds) are reviewed. The most dominant mechanism for increased penetration is considered to be arc constriction rather than a change in the surface tension of the molten pool. An experimental programme of work was carried out using A-TIG flux in combination with a number of welding processes. The plasma process was investigated as it gives greater penetration than conventional TIG welding by increasing current density. The CO₂ laser and electron beam processes which do not rely on a current carrying arc as the heat source for welding were also investigated. Macrosections taken from the welds made by these processes showed that the A-TIG flux was only effective when the weld pool was produced by an arc or plasma. Where there was no arc or plasma present, the flux had little effect.     

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.     

Comparison of thermal efficiency between A-TIG and conventional TIG welding

The A-TIG process (TIG welding with active flux) consists in depositing a thin layer of flux on the workpiece surface just before welding. The layer deposition can be done by brushing or spraying over the surface, and welding is performed after it dries out. It is found that with this process it is possible to increase productivity (travel speed) up to three times higher compared to the conventional TIG process. However, the physical phenomena associated with this practical gain of productivity still remains under discussion. Thus, the aim of this paper is to analyse the thermal efficiency and heat input in the welding process with the A-TIG compared with conventional TIG process using a liquid nitrogen calorimeter as a contribution to better understanding the physical associated phenomena. From the presented results, it is observed that the effects of A-TIG welding on the weld bead geometry are in agreement with previous work. In addition, it is possible to conclude that the thermal efficiency of the A-TIG welding is lower than the efficiency in conventional TIG welding. Thus, it is possible to conclude that the arc constriction is more important than the reduction of thermal efficiency.