不锈钢高效氩弧焊焊剂的研制

针对 30 4不锈钢的焊接研制了一种A TIG焊活性剂。该活性剂由B2 O3、MnO、Fe2 O3、Al2 O3、SiO2 、TiO2 、Cr2 O3、NaF等组成。分析了各单一活性剂对焊接熔深的影响规律 ,在此基础上结合 30 4不锈钢的合金元素系统 ,初步确定了活性剂的基本成分。利用正交试验得出了各组元含量变化对焊接熔深的影响规律 ,所得到的配方可使焊接熔深增加 2倍多 ,可将 8mm厚不锈钢钢板直边坡口对接一次焊透。焊接接头的金相组织 ,焊缝的化学成分 ,焊接接头的力学性能和抗晶间腐蚀性能均能满足相关的要求     

镁合金钨极氩弧焊活性剂的研究进展

结合镁合金活性钨极氩弧焊焊接工艺(A-TIG)的特点,系统地综述了单质型、卤化物型、氧化物型和复合型活性剂的研究进展。活性剂增加镁合金焊接熔深主要有"电弧收缩"和"表面张力温度梯度改变"两种作用机制。复合型活性剂综合了各类单一不同活性剂的优点,成为目前A-TIG研究的重点。     

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。     

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。     

A-TIG焊接方法研究现状及展望

TIG焊作为一种高质量焊接方法的代表,具有焊接过程稳定、焊缝成形美观、焊缝质量高、焊接过程无飞溅等优点,但同时也存在单道焊接熔深浅、焊接速度慢、熔敷速率低等缺点.为了克服TIG焊存在的缺点,提出了A?TIG焊接方法,该焊接方法是先在待焊焊道表面涂覆一层活性剂,然后再进行施焊.该焊接方法在保留TIG焊优点的前提下,可以显著增大TIG焊单道焊接熔深,提高焊接生产效率.近几年很多学者对A?TIG进行了大量研究,也开展了A?TIG焊在工业生产上的部分应用,但是A?TIG焊仍存在以下几方面问题:(1)A?TIG焊接需要涂覆活性剂的工序,不利于实现焊接过程的自动化,且活性剂的涂覆很难保证均匀稳定,限制了其在工业生产上的应用.(2)活性剂增大焊缝熔深的机理尚未形成统一的认识,对该机理的研究还不够深入.(3)需要针对不同的焊接母材开发不同的活性剂,且不同学者开发的活性剂千差万别,缺少统一的衡量标准,不利于活性剂的产业化.针对不锈钢、铝合金、钛合金、镁合金、低碳钢等各焊接母材开发了增大熔深效果比较明显的活性焊剂,并且研究了活性焊剂对焊缝的表面成形和组织性能的影响.在活性剂的引入方面提出了气体输送活性剂的方式,基本实现了焊接过程的自动化和活性剂的均匀涂覆.对于活性剂增大焊缝熔深机理方面,提出了熔池表面张力改变理论、电弧收缩理论和热输入增加理论.本文总结了A?TIG焊在不同焊接母材方面、活性剂的引入方面、熔深增大机理方面的研究进展,分析了A?TIG焊研究应用方面仍存在的问题,并对A?TIG将来的研究方向进行了前景展望,以期为进一步完善A?TIG焊接方法和推动A?TIG在工业生产上的应用提供一定的借鉴.     

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。     

高铝粉煤灰活性剂影响TIG电弧行为研究

为了研究高铝粉煤灰作为活性剂对钨极氩弧焊电弧特性的影响规律,继而明确复合成分活性剂调控焊接电弧增加焊缝熔深的机制。基于自行开发的数据采集平台,进行了实时焊接电流、电压、焊接热循环的数据采集;基于霍尔传感器测量了电弧电流密度及其作用半径;用自制的电弧力测量装置,研究了工件表面涂覆活性剂对电弧综合作用力的影响。实验结果说明,涂覆在工件表面的活性剂在高能的等离子弧的作用下将形成复杂气氛,复杂的气氛导致焊接过程中的电弧动态特性及其电弧力产生改变,继而影响焊缝的形貌。     

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。     

Nimonic263合金混合型焊接活性剂及效果研究

针对Nimonic263高温合金,选择几种效果较好的单质活性剂进行正交混比焊接试验,确定最优的混合型活性剂成分配比.试验结果表明,NaF-MgF2-CaO系和NaF-MgF2-CaF2系混合型活性剂增加熔深的能力均比单一成分活性剂突出,其中,成分配比为NaF:MgF2:CaO=5:6:5的混合型活性剂使熔深增加了122%,而NaF:MgF2:CaF2=5:4:1混合型活性剂使熔深增加高达164%.第二种活性剂作用下的焊接接头塑性良好,平均延伸率在100%以上,在绝大部分工艺条件下,焊缝抗拉强度都要高于母材,随着焊接电流和焊接速度的减小,焊缝强度有一定程度的提高.断口分析表明,焊缝处韧窝比较深,分布均匀;而母材断口表面有大块的撕裂痕迹,韧窝少且浅,分布也很不均匀.     

奥氏体不锈钢A-TIG焊工艺研究

目的研究焊接参数对焊缝成形和接头宏观组织的影响。方法改变焊接电流、焊接速度、焊接电压以及活性剂中的一个参数,固定其他3个参数不变,对奥氏体不锈钢进行焊接,分析其接头宏观形貌、组织和力学性能。结果随着电流、电压的增加,焊接接头的熔深和熔宽都在增加,随着焊接速度的增加,焊接接头的熔深和熔宽都在降低,在相同参数下,将不同活性剂下的A-TIG焊接头的熔深和熔宽进行比较,发现涂敷C4活性剂接头熔深最大达到4.29mm,而常规TIG焊接头熔深为1.38mm,涂敷C4活性剂的接头熔深为TIG焊的3.11倍,且熔宽也有所减小。结论 C4活性剂A-TIG最佳工艺参数为:I=175 A,U=14 V,v=80 mm/min,此时能将6 mm板材焊透,成形良好,在此工艺下焊缝等轴晶范围最大,焊缝组织最为细小。相比于TIG焊,涂敷C4活性剂接头强度系数提升4.1%。     

Effects of activating flux on the welded joint characteristics in gas metal arc welding

This paper presents the effect of each welding parameter on the weld bead geometry, and then sets out to determine the optimal process parameters using the Taguchi method to determine the parameters. Three kinds of oxides, Fe₂O₃, SiO₂, and MgCO₃, were used to investigate the effect of activating flux aided gas metal arc welding (GMAW) on weld bead geometry, angular distortion and mechanical properties in AISI 1020 carbon steel. During welding, a charge coupled device (CCD) camera system was used to observe and record images of the welding arc and analyze the relationship between penetration increase and arc profile. The experimental results showed that activating flux aided GMAW increased the weld area and penetration and tended to reduce the angular distortion of the weldment. The MgCO₃ flux produced the most noticeable effect. Furthermore, the welded joint presented better tensile strength and hardness.     

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CO2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。     

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.     

粉末熔池耦合活性TIG焊接方法

提出了一种新型活性焊接方法——粉末熔池耦合活性TIG焊(Powder pool coupled activating TIG welding,PPCATIG)。该方法采用双层气体进行焊接,内层利用惰性气体保护钨极,外层通过自动送粉装置将活性剂粉末随保护气体送入电弧-熔池区域,增加熔深,提高焊接效率,实现机械化自动化焊接。针对SUS304不锈钢进行了直流正接PPCA-TIG表面熔深,通过与传统TIG焊对比,研究了SiO_2活性剂对电弧形态、焊缝成形、组织和力学性能的影响。结果表明:SiO_2能使电弧等离子体收缩、熔池金属流态改变,并且焊缝熔深能达到传统TIG焊的3倍以上,焊接效率明显提高。焊缝组织主要为奥氏体和铁素体,铁素体形态以骨架状为主。焊缝抗拉强度略低于母材,但相比传统TIG焊,焊缝屈服强度略有提高,其焊缝低温冲击韧性达到了传统TIG焊的96.8%,表现出了良好的力学性能。同时,采用该方法可有效避免活性剂粉末对钨极的污染。     

Effects of the Process Parameters on Austenitic Stainless Steel by TIG-Flux Welding

The effects of the process parameters of TIG （tungsten inset gas）-flux welding on the welds morphology, angular distortion, ferrite content and hot cracking in austenitic stainless steel were investigated. Autogenous TIG welding process was applied to the type 304 stainless steel through a thin layer of activating flux to produce a bead on plate welded joint. TiO2, SiO2, Fe2O3, Cr2O3, ZnO and MnO2 were used as the activating fluxes. The experimental results indicated that the TIG-flux welding can increase the weld depth/width ratio and reduce the HAZ （heat affected zone） range, and therefore the angular distortion of the weldment can be reduced. It was also found that the retained ferrite content within the TIG-flux welds is increased, and has a beneficial effect in reducing hot cracking tendency for stainless steels of the austenitic type weld metals. A plasma column constriction increases the current density at the anode spot and then a substantial increase in penetration of the TIG-flux welds can be obtained.     

Research on the Mechanism of Penetration Increase by Flux in A-TIG Welding

The mechanism of penetration depth increased by activating flux in activating tungsten inert gas (A-TIG) weldingwas studied by measuring the distribution of trace element Bi in the weld and monitoring the change of arc voltageduring A-TIG welding of stain