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.     

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。     

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.     

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.     

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.     

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.     

表面活性剂对铝合金直流正接A-TIG焊熔深的影响

试验利用铝合金直流正接A-TIG焊分别以CaF2、TiO2、SiO2和自行研制的AF305铝合金A-TIG焊活性剂作为试验用表面活性剂，研究了表面活性剂对焊接熔深的影响，初步分析了表面活性剂增加铝合金A-TIG焊熔深的机理。发现焊接熔深变化随活性剂的不同而不同，并且与焊接电压变化一致。认为热输入变化是影响熔深变化的重要因素，尤其对于SiO2，焊接熔深与熔宽同步变化，热输入增加是熔深增加的主要因素。     

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...     

活性剂对铝合金直流正接A-TIG焊熔深的影响

分别采用单质Te,Si,Se和Ti,卤化物MnCl2,CdCl2,ZnF2,NaF等8种活性荆进行铝合金直流正接A-TIG焊,研究了活性荆对熔深的影响,试验结果表明:Te使熔深增加的同时减小熔宽,而Si,Se和Ti对熔深增加的作用不明显;卤化物MnCl2,CdCl2,ZnF2,NaF都使熔深减小的同时也减小熔宽.同时进行了焊缝偏移试验.在此基础上分析了活性剂对导电通道电阻的影响,认为在单质组成的活性剂中,Te使得整体导电通道电阻增大;在卤化物活性剂中,NaF使得整体导电通道的电阻减小,而MnCl2,CdCl2,ZnF2则使得整体导电通道的电阻增大.     

激光辅助活性焊接法

提出了激光辅助活性焊接的方法,研究了焊接参数对激光熔化处理后TIG焊接熔深、熔宽的影响.首先,使用极小功率激光在氧气保护下熔化焊件表面,使焊缝表面的氧含量增加.然后使用普通的TIG焊接,覆盖激光焊缝,达到增加熔深的目的.利用此方法,不使用活性剂就可以使TIG焊焊接熔深增加约2倍,与A-TIG焊相比没有表面熔渣,表面成形较好.小功率激光处理后焊缝中O元素含量增加,熔池表面张力温度系数由负变正,导致激光辅助活性焊熔深增加.

Abstract：

On the bases of the study for the mechanism of the increasing of A-TIG welding penetration, a new method of activating TIG welding, the laser aided activating TIG welding was proposed. At first, the surface of weld was melt by the mini power laser protected by oxygen. As a result, the oxygen content increases in the weld pool surface. Then the conventional TIG welding was used to cover the weld. The oxygen could change the direction of fluid flow in molten pool, which leads to the weld beads with narrower width and deeper penetration. Without the activating flux, the penetration can be increased by 2 times. There is no slag in the surface of weld and the appearance is good. The oxygen can change the temperature dependence of surface tension gradient from a negative value to a positive value; and cause the significant changes in the weld penetration. Fluid flow could be inward along the surface of the weld pool toward the center and then down. This fluid flow pattem transfers heat to the weld root and produces a relatively deep and narrow weld efficiently. This change is the main cause to increase the penetration.     

YAG laser welding with surface activating flux

YAG laser welding with surface activating flux has been investigated, and the influencing factors and mechanism are discussed. The results show that both surface activating flux and surface active element S have fantastic effects on the YAG laser weld shape, that is to obviously increase the weld penetration and D/W ratio in various welding conditions. The mechanism is thought to be the change of weld pool surface tension temperature coeffwient, thus, the change of fluid flow pattern in weld pool due to the flux.     

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.     

活性剂对6013铝合金薄板CO_2激光焊接工艺的影响(英文)

为了提高铝合金对激光的吸收率,改善焊缝表面成形,对1.8mm厚的6013铝合金板进行活性剂CO2激光焊接。活性剂主要采用的是对激光具有较高吸收率的氧化物和氟化物,将其焊前预涂覆于铝合金板上,然后施焊。结果表明:活性剂在提高CO2激光吸收率,增加母材金属熔化量方面具有明显的效果;氧化物活性剂对促进激光能量吸收的效果要强于氟化物,但氧化物形成熔渣的脱渣性较氟化物熔渣的差;在氧化物活性焊接过程中,气孔敏感性比较大,而氟化物活性剂在焊接过程中很少出现气孔。     

Effect of activating fluxes on weld mechanical properties in TIG welding

0ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅＴＩＧｗｅｌｄｉｎｇｉｓｓｕｉｔｅｄｔｏｗｅｌｄｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｒｅｑｕｉｒｉｎｇｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｒａｈｉｇｈｌｅｖｅｌｏｆｗｅｌｄｑｕａｌｉｔｙ.Ｍｏｒｅｏｖｅｒｉｔｉｓａｎｉｄｅａｌｗｅｌｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍａｔｅｒｉａｌｓｓｕｃｈａｓｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ,ｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ ,ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｌｌｏｙｓｔｅｅｌ.Ｈｏｗｅｖｅｒｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｄｉｓ…     

活性剂对镁合金交流A-TIG焊的影响

分别以单质Te,Ti和Si,氧化物SiO2,TiO2和V2O5,卤化物MnCl2,CdCl2和ZnF2作为表面活性剂进行了镁合金交流A-TIG焊,研究了活性剂对焊缝成形和组织的影响规律.Te粉,ZnF2和CdCl2都能明显增加熔深,其中Te粉使熔深达到传统TIG焊的1.6倍,焊缝深宽比达到0.43.Ti粉对焊缝熔深熔宽几乎没有影响.V2O5,SiO2,TiO2,MnCl2和Si粉都使得焊缝熔深熔宽减小.在三种明显增加熔深的活性剂中,Te粉和ZnF2都使得焊缝组织晶粒细化,而CdCl2使得焊缝组织晶粒略有粗化.结果表明,活性剂增加镁合金ATIG焊熔深主要与活性剂粒子和电子复合导致电弧收缩有关.     

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.     

管板全位置活性焊接法

对活性剂在管板全位置焊接中的应用进行了研究.在不开坡口的情况下,将活性剂刷涂到角焊缝待焊区域,依据各种焊接位置活性剂对熔池受力状态的影响和熔深增加机理,将管板分段,对壁厚为3 mm的低碳钢管板角伸出焊缝施焊,通过试验确定了最佳的焊接工艺参数.所得的焊接接头性能满足相关标准,扩大了活性剂的使用范围,突破了管板全位置焊接厚...     

铝合金A-TIG焊电弧光谱分析

选用SiO2,TiO2,Cr2O3,CaF2,BaCl2共五种单组元活性剂以及由此五种单组元混合而成的YG304复合活性剂进行铝合金交流A-TIG焊工艺试验,并利用光谱仪检测焊接过程中的光谱,分析活性剂元素在电弧光谱中的分布规律.结果表明,五种单组分活性剂对焊缝熔深影响不同,且YG304混合活性剂增加焊缝熔深效果最好;电弧主要以Ar元素和Al元素谱线为主,不同活性剂的光谱频域分布差异显著;认为熔深增加的原因可能在于活性剂中各阳离子Si4+,Ti4+,Cr3+及Ba2+与氩电弧中电子复合,从而增大电弧温度和电弧力并最终增加熔深,并且由于各阳离子物理性能不一样而使增加效果不同.     

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。     

铝合金活性MIG焊接电弧行为及微观组织分析

提出了活性熔化极气体保护焊新方法,可增加焊接熔深,改善难熔焊接结构的熔合不良,获得高质量的焊接接头.对铝合金活性熔化极气体保护焊电弧状态进行了分析,发现活性熔化极气体保护焊电弧收缩,电流密度提高.对铝合金活性熔化极气体保护焊焊接接头微观组织进行了分析,与熔化极气体保护焊方法相比,结果表明,透射电镜和面扫描分析表明活性剂的添加没有改变强化相的种类,不会影响焊缝中各种组元的成分含量,同时也对Mn,Cr,Ti等元素的分布没有影响.