铸造镁合金ZM5的A-TIG多层补焊工艺与性能研究

采用了活性钨极氩弧焊(A-TIG)对铸造镁合金ZM5的中厚板进行多层补焊。研究了多层补焊时TIG,A-TIG焊接方法对铸件焊缝熔深和性能的影响规律。研究表明,采用TIG焊与A-TIG焊对不同坡口深度多层补焊,在相同的焊接参数条件下,A-TIG补焊深度明显高于TIG焊,且焊缝中无焊接裂纹缺陷;当补焊相同的熔深时,TIG焊焊接电流远大于A-TIG焊的,同时出现热影响区(HAZ)组织恶化、焊接裂纹缺陷、合金元素烧损。分析表明,A-TIG补焊工艺性能优于TIG补焊工艺性能,主要是由于活性剂与电弧、熔池的相互作用所致。     

铸造镁合金A-TIG补焊工艺分析

文中研究了TIG、A-TIG焊接方法对铸件焊缝熔深和缺陷的影响规律,并完成模拟铸件孔洞类缺陷的补焊试验.结果表明,在TIG与A-TIG对不同尺寸孔洞愈合的试验中,在相同的焊接参数条件下,A-TIG愈合孔洞的深度明显高于TIG,且焊缝中无焊接缺陷;在相同的补焊熔深条件下,TIG焊接电流远大于A-TIG,同时出现热影响区（HAZ）组织恶化,焊接缺陷产生.分析表明,A-TIG补焊工艺性能优于TIG补焊工艺性能主要是由于活性剂与电弧、熔池的相互作用导致.     

A-TIG焊熔池流体流动形态的测试

为了验证A-TIG焊时的熔池流场计算结果,利用自行研制的活性剂FS12对不锈钢A-TIG焊时熔池流体流动变化进行了测试.利用高熔点双薄钨板挡住熔池流体流动的方法试验,对比焊缝中钨板周围钨颗粒的分布,从而对流体流动的方向进行试验验证.试验结果表明:无活性剂时钨颗粒在焊缝中心浓度比较小,而在焊缝边缘浓度比较大,钨板外侧浓度最大.证实了熔池流体流动是从中心流向边缘.有活性剂时的钨颗粒在焊缝边缘浓度比较小,焊缝中心的浓度比较大,而熔池底部浓度最大.证实了熔池流体流动是从边缘流向中心.通过以上试验说明,活性剂的加入改变了熔池流体流动的方向,使用活性剂FS12后强烈的熔池流体向内对流是A-TIG焊时熔深增加的根本原因.     

TA15钛合金A-TIG焊试验分析

从焊缝成形、焊缝气孔、接头力学性能、微观组织、接头抗腐蚀性能等方面对TA15钛合金A-TIG焊进行了试验研究,并和常规TIG焊进行了比较.结果表明,A-TIG焊能够有效减小熔宽、增加熔深;A-TIG焊能够有效减少气孔数量,提高接头的抗拉和抗弯性能;和常规TIG焊相比,A-TIG焊HAZ较窄且组织较细,而两者的焊缝区组织基本相同;活性剂的加入并没有降低A-TIG焊接头的抗腐蚀性能.总之,TA15钛合金A-TIG焊比常规TIG焊具有明显优势.     

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.     

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。     

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.     

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.     

单电弧TIG焊咬边影响机理的数值模拟研究

避免咬边是提高焊接速度的关键问题.通过对TIG焊温度场进行数值模拟,找到TIG焊在不同焊接速度时熔池成形规律.研究表明:焊接熔池中熔宽最大的位置滞后于熔深最大的位置,影响咬边产生的关键在于动态深宽比.在对模型校核的基础上,从动态深宽比的角度分析了TIG高速焊接时的咬边问题,指出在焊接电流相同的条件下,随着焊接速度的提高,熔深和熔宽都将减小,但熔深减小更多,所以动态深宽比减小,熔池表面张力向内的合力增大,容易产生咬边.即使在保证熔深相同的前提下,随焊接速度的提高,熔池的动态深宽比也会越来越小,导致咬边倾向增加.     

气体熔池耦合活性TIG焊方法

提出了一种新型活性TIG焊方法——气体熔池耦合活性TIG焊,即GPCA-TIG焊.该焊接方法将气体分两层流动,内层气体采用惰性气体起到保护熔池的作用;外层气体则为含活性元素O的气体,将活性元素O引入熔池金属,达到增加熔深的目的.文中以SUS304不锈钢为焊接母材,研究了GPCA-TIG焊接法对焊接电弧及焊缝成形的作用,以及该方法主要工艺参数对焊缝熔深和深宽比的影响.结果表明,在相同参数下,与常规TIG焊方法相比,GPCA-TIG焊可不开坡口一次性焊透8 mm不锈钢板,焊接效率明显提高.同时采用该方法,可以有效避免钨极的氧化烧损.     

Effect of activating fluxes on weld mechanical properties in TIG welding

0ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅＴＩＧｗｅｌｄｉｎｇｉｓｓｕｉｔｅｄｔｏｗｅｌｄｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｒｅｑｕｉｒｉｎｇｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｒａｈｉｇｈｌｅｖｅｌｏｆｗｅｌｄｑｕａｌｉｔｙ.Ｍｏｒｅｏｖｅｒｉｔｉｓａｎｉｄｅａｌｗｅｌｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍａｔｅｒｉａｌｓｓｕｃｈａｓｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ,ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ ,ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｌｌｏｙｓｔｅｅｌ.Ｈｏｗｅｖｅｒｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｄｉｓ…     

低碳钢管子全位置A-TIG焊接法

A-TIG焊是一种新型高效的焊接法,具有熔深深,热影响区小、焊缝窄、变形量小、效率高等特点.对低碳钢管子全位置A-TIG焊接法进行了研究.在分析了涂覆活性剂后管子全位置焊接过程中熔池的受力状态的基础上,制定了相关焊接工艺.对6mm厚的低碳钢管子焊接时不开坡口,将活性剂刷涂于待焊焊道表面,使用管道全位置焊机进行焊接,可以一次焊透,并能单面焊双面成形.突破了管道全位置焊机只能焊接薄壁管的局限性,使得管道全位置焊机的使用范围进一步扩大,焊接效率大幅度提升.     

奥氏体不锈钢TIG焊用活性剂的研制

应用正交试验法对奥氏体不锈钢TIG焊用活性剂配方进行了试验研究.采用所研制的活性剂,在不开坡口的情况下,当热输入E=1.01kJ/mm时,可一次焊透5 mm厚奥氏体不锈钢板;当E=1.95 kJ/mm时,可一次焊透8 mm厚奥氏体不锈钢板,焊接过程中电弧稳定,焊缝成形良好.活性剂对焊接过程中合金元素的烧损有一定的抑制作用,所得焊缝中Cr、Ni元素的含量与母材的相比只略有下降.A-TIG焊缝的显微组织结构与TIG焊缝的相比几乎没有差别,但前者的硬度高于后者.     

耦合电弧AA-TIG高速焊工艺

传统TIG焊焊接熔深浅、效率低,焊接速度提高时会出现咬边和驼峰等焊接缺陷.传统活性焊(A-TIG)相对于传统TIG焊可以显著增加熔深,但由于电弧压力作用,在高于一定焊接速度时仍会出现咬边和驼峰等焊缝缺陷.以SUS304不锈钢为母材,提出新型的耦合电弧AA-TIG(arc assited activatingTIG we...     

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...     

表面活性剂对铝合金直流反接A-TIG焊熔深的影响

分别以TiO2，SiO2，V2O5，CaF2和NaF作为试验用表面活性剂，研究了表面活性剂对铝合金直流反接A-TIG焊熔深的影响，初步分析了表面活性剂增加铝合金A-TIG焊熔深的机理。试验发现，这些活性剂都能不同程度地增加熔深，TiO2增加熔深的效果不明显．而SiO2可使熔深达到传统TIG焊熔深的3．5倍，并且使电弧电压显著增加。研究认为，除SiO2外，其它活性剂增加熔深的主要因素均不是热输入。     

2A14铝合金直流A-TIG焊接技术

依据某型号的铝合金焊接构件对焊后表面的高平面度要求,自主研制活性剂,实现2A14铝合金的直流A-TIG焊接. 并通过直流A-TIG焊缝的表面成形、X射线、微观组织观察及力学性能等方面开展2A14铝合金直流A-TIG焊接技术研究. 结果表明,当活性剂浓度为15%时可以获得表面成形、内部质量及力学性能良好的2A14铝合金直流A-TIG焊缝;与交流TIG焊相比,焊缝力学性能略高,微观气孔数量明显降低.