数值模拟在活性焊接技术研究中的应用现状及展望

高效率生产是焊接工作者持续追求的目标之一，而实现深熔深焊接是重要途径之一，尤其是能获得优异焊接质量但熔深较浅的TIG焊。活性焊接方法起源于AF-TIG焊（Activating Flux TIG welding），通过在普通TIG焊接前在待焊母材表面涂敷活性剂材料，可使得熔深显著增加，达到TIG焊熔深的2倍及以上。为了推动活性焊接方法的应用与发展，通过介绍活性焊熔深增加的两种机理，数值模拟在熔池流动、应力应变、活性剂过渡方面的应用，深入理解活性元素对熔深增加和焊缝性能的影响。并认为活性剂增加熔深机理有待厘清，加强研究活性元素在低温凝固阶段中的冶金行为及其对熔池金属相变过程和焊缝性能的影响规律，将会促进活性元素引入精细控制技术和新型活性焊接方法的开发。     

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。     

活性焊料Sn3.5Ag4Ti(Ce,Ga)与GaAs基板的低温焊接

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)研究了GaAs/Sn3.5Ag4Ti(Ce,Ga)/GaAs焊接界面的微观结构及焊接机理. 通过剪切试验测试了低温活性焊接的力学性能. 结果表明,Sn3.5Ag4Ti(Ce,Ga)低温活性焊料能够在250℃的空气环境中润湿GaAs基板;接头界面处有化合物Ga4Ti5生成. 采用吸附理论和反应热力学方法分析了低温活性焊接机理. 结果表明,GaAs基板与Ti原子之间存在较大的化学吸附能,可能是实现润湿的重要原因;GaAs与Ti原子发生界面反应并形成界面化合物是实现焊接的主要机理. 保温时间1,30和60 min的焊接样品的抗剪强度分别是15.25,17.43和23.32 MPa,满足MIL-STD-883G-2006对芯片粘贴抗剪强度的要求.     

TiO2活性剂对不锈钢激光焊接等离子体声发射效应的影响

针对不锈钢采用添加TiO₂活性剂进行活性脉冲激光焊接研究,通过实时检测焊接过程的结构负载声发射信号,研究了激光焊接过程等离子体信息的表征方法及其活性焊接机理.结果表明,添加TiO₂活性剂增强了材料对激光能量的吸收,增强了等离子体的能量及其对材料的传热,从而影响焊接过程传热效应,这是添加TiO₂活性剂的脉冲激光焊接熔深增加的主要机理.利用实时检测焊接过程中的等离子体声发射信号可以对活性脉冲激光焊接过程的等离子体变化行为进行检测和评估.由焊接过程中采集得到的等离子体声发射信号统计而来的振铃计数特征值,以及计算而来的RMS波形和相应信号的功率谱分布,均反映了活性剂的添加增强了激光焊接过程等离子在时频域上的活动.     

氩弧焊活性焊剂配方研究现状

介绍了氩弧焊活性焊剂的研究现状,从非金属氧化物、金属氧化物和卤化物角度阐述了其在不同钢种中的应用,认为活性焊剂配方的研究和其增加熔深机理研究是活性焊接技术的核心.     

镁合金活性焊与活性焊丝焊接电弧光谱对比分析

以TiO_2和CaCl_2为活性剂,研究了传统活性焊以及活性焊丝焊接中熔深的增加作用,并分析了焊接过程中的电弧光谱行为。结果表明,采用传统活性焊方法以及活性焊丝焊方法均可以显著增加镁合金TIG焊的熔深,不同种类的活性剂增加熔深的效果不同,并且活性剂所处的位置不同,其增加熔深的效果也不相同。当使用TiO_2活性剂时,不管是涂敷在母材表面,还是涂敷在焊丝表面,均没有观察到其一次离子的谱线。而在活性焊丝焊接电弧中,观察到了Ca元素的一次离子的谱线,说明CaCl_2活性剂主要通过影响焊接电弧来增加焊接熔深,而TiO_2,活性剂增加焊接熔深的机理主要是影响熔池行为,对焊接电弧作用较小。     

活性焊接技术的研究现状及发展趋势

从活性焊剂的角度出发,首先介绍了针对不同金属材料的活性焊接技术的国内外发展现状,随后介绍了活性焊剂增加熔深的两种不同机理,最后讨论了目前存在的部分问题和未来的发展方向。     

高速列车用耐候钢活性MAG焊接技术

提出了活性熔化极气体保护焊焊接新方法,获得了高质量的活性熔化极气体保护焊焊接接头.结果表明,活性熔化极气体保护焊焊缝表面成形好、活性焊接接头内部质量高、活性焊接操作性好、活性熔化极气体保护焊相对传统熔化极气体保护焊同等焊接热输入下熔深增加,焊接接头拉伸及弯曲力学性能不降低,同时焊接接头的冲击韧性得到提高,特别是活性焊接接头热影响区的冲击吸收功得到提升,焊接接头的断口韧窝尺寸更细小.活性熔化极气体保护焊可以提高耐候钢焊接质量,改善难熔结构焊接熔深,具有工程应用价值.     

铜及铜合金焊接研究现状和手工自蔓延焊接铜问题探讨

概述了铜及铜合金的气焊、钎焊、活性焊、MIG焊、搅拌摩擦焊及热摩擦搅拌焊、激光焊、电子束焊等常规焊法和自蔓延焊法的技术特点及国内外的研究现状.论述了在当前铜及铜合金手工自蔓延焊接技术的研究过程中如何借鉴融合其他焊接技术的工艺及机理,并讨论了铜及铜合金手工自蔓延焊接所存在的问题并对其产生原因作了初步分析.着重分析了焊接时...     

铝基活性钎料真空钎焊C_f/C复合材料焊接接头的组织及性能

用铝基活性钎料对C_f/C复合材料进行真空钎焊,并对接头的微观组织、形成机理和接头强度进行了试验研究.结果表明,使用铝基活性钎料可以实现C_f/C复合材料的连接,且在试验温度范围内,接头强度随钎料成分不同而发生变化.电子探针观察表明,钎料与C_f/C复合材料钎焊接头润湿性良好,存在成分偏聚层,这种层状结构对缓和焊接残余应力十分有利.室温下接头最高剪切强度可达16MPa.