耦合電弧AA-TIG焊接法研究.pdf

1、近年來，活性TIG焊技術(shù)取得了很大的發(fā)展，但此焊接工藝仍普遍存在涂覆工序復(fù)雜、活性劑種類及配方開發(fā)時間過長以及活性劑的引入量不易精確控制等缺點。針對這些不足，通過改變活性劑的引入方式，提出了一種新型的活性TIG焊。
　　 最近的活性TIG焊接法研究表明，對于碳鋼、不銹鋼等鋼材而言，氧等活性元素可改變焊接熔池表面張力溫度系數(shù)是活性劑增加焊縫熔深的主要機(jī)理。本文在電弧輔助活性TIG焊，即AA-TIG焊(Arc assisted Ac

2、tivating TIG Welding)單把焊槍焊接的基礎(chǔ)之上，采用了雙把焊槍焊接的耦合電弧AA-TIG焊。整個焊接過程采用輔助電弧和主電弧同時焊接，兩焊接電弧相互獨立，工藝參數(shù)及作用各不相同。焊接時輔助電弧采用一定配比的Ar+C02活性混合保護(hù)氣體，通過焊接熔池與高溫活性氣氛接觸在熔池表面產(chǎn)生一層很薄的氧化膜以取代活性劑的涂敷，同時進(jìn)行主弧TIG焊。采用Ar+C02活性混合氣體保護(hù)下的電弧焊接引入活性元素氧，其焊接電流值較小，故命名

3、為輔助電??；由另一普通TIG焊接完成主要的焊接工作量，由于焊接電流值較高而命名為主電弧。耦合電弧是在保證較小間距下兩焊接電弧相互作用而產(chǎn)生的一種新的電弧形式。實驗中兩把鎢極氬弧焊槍按一定參數(shù)裝配同時施焊，當(dāng)鎢極間距小于3mm時，兩焊接電弧耦合良好，成為一個整體，焊接過程中在焊道表面也只形成一個熔池。此種焊接方法可以獲得熔深顯著增加的焊縫，是一種新型的適用于多種鋼材的活性焊接法。
　　 本文選用SUS304奧氏體不銹鋼(OCr18

4、Ni9)作為母材，以C02+Ar作為輔助電弧的活性混合保護(hù)氣體，研究了焊接電流、焊接速度、鎢極間距、活性C02氣體的含量等主要工藝參數(shù)對耦合電弧AA-TIG焊縫熔深熔寬的影響，并得到了熔深增加明顯，表面成形良好的焊縫的最佳焊接工藝規(guī)范。在最佳焊接工藝參數(shù)下，10mm厚的母材可不開坡口一次焊透。
　　 工藝試驗結(jié)果同時表明，C02氣體在輔助電弧混合保護(hù)氣體中的含量對焊縫熔深的增加影響較大。在最佳焊接工藝參數(shù)下，耦合電弧AA-TIG

5、焊縫熔深顯著增加，焊縫深而窄。與普通TIG焊相比，熔深比增加1.9倍以上，同時焊縫熔深達(dá)到單弧AA-TIG焊縫熔深的1.6倍以上，焊接效率明顯提高，焊縫成形好。
　　 通過金相組織觀察分析了活性CO2氣體對AA-TIG焊縫顯微組織的影響，并通過力學(xué)性能測試分析了耦合電弧AA-TIG焊縫的拉伸性能、耐腐蝕性能、硬度以及沖擊韌性的變化。通過電子探針和掃描電子顯微鏡分析了耦合電弧AA-TIG焊縫化學(xué)成分的變化，并同時分析了焊縫拉伸斷口

6、．形貌。試驗結(jié)果表明，除焊縫沖擊韌性有一定下降外，耦合電弧AA-TIG焊縫各項性能以及化學(xué)成分均與耦合電弧TIG焊差別不大。為此在保證焊縫熔深增加的前提下，要嚴(yán)格控制CO2氣體的含量，以減小氧對焊縫的不利影響。
　　 在熔深增加機(jī)理方面，首先通過對電弧形態(tài)和焊接電壓的分析，研究了電弧特性對熔深增加的影響；其次，通過電子探針測試研究了氧和碳元素的含量及形態(tài)，分析了氧對表面張力的影響機(jī)理。結(jié)果再次驗證了電弧收縮和電弧電壓的增加不是熔