磁控tig焊低碳钢焊缝组织的研究

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1、南昌航空大学学士学位论文开题报告毕业设计（论文）开题报告题目磁控TIG焊低碳钢焊缝组织的研究专业名称焊接技术与工程班级学号*******学生姓名****指导教师江淑园填表日期2010年04月09日10南昌航空大学学士学位论文开题报告一、选题依据及意义焊接作为先进制造技术的重要组成部分在国民经济的发展和国家建设中发挥了重要的作用。它广泛应用于石油化工、电力、航空航天、海洋工程、核动力工程、微电子技术、桥梁、船舶、潜艇以及各种金属结构等工业部门。可以预料，在推动我国的经济建设和发展科学事业上，焊接技术将起着重要的作用[1]。钨极惰性气体保护焊英文简称TIG（Tungst

2、enInertGasWelding）焊。它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。TIG焊的应用很广泛，它可以用于几乎所有金属和合金的焊接，比如钢铁材料、有色金属及其合金，以及金属基复合材料等。特别是对铝、镁、钛、铜等有色金属及其合金、不锈钢、耐热钢、高温合金和钼、铌、锆等难熔金属等的焊接最具优势。但是，由于钨极的承载电流能力有限，且电弧较易扩展而不集中，所以TIG焊的功率密度受到制约，致使焊缝熔深浅，熔敷速度小，焊接速度不高和生产率低[2]。因此，焊后焊缝质量不能得到良好的保证。焊接电弧是发生在电极

3、和工件之间的一种强烈而又持久的放电现象，它是一种等离子体。无外加磁场时，电弧区域起主要作用的电子和正离子进行无规则的热运动、在焊接电流产生的纵向电场作用下的轴向运动、电弧自身电场作用下的径向运动、径向带电粒子浓度差异引起的扩散运动。由于电弧是由大量带电粒子组成的导电体，因此可用磁场来控制焊接电弧的形状、位置和运动。外加纵向磁场时，带电粒子的径向运动切割磁力线而产生切向的洛仑兹力，获得的切向速度分量使其绕轴线旋转，电弧在宏观上也表现出旋转特性。磁场方向将随着励磁电流方向而变化，这样，电弧的旋转方向也将不断地变化。电弧的旋转将带动熔池金属液的旋转，加速金属液的流动，可见

4、，外部磁场可以改变焊接电弧，从而改变焊缝金属的性能。电磁作用焊接技术是近年来完善起来的一种新的焊接技术，应用也日趋广泛。实践表明，利用外加磁场对焊接中熔滴的过渡、熔池金属的流动、熔池的结晶形核及结晶生长等过程进行有效地干预，使焊缝金属的一次结晶组织细化，减小化学不均匀性，提高焊缝金属的塑性和韧性，降低结晶裂纹和气孔的敏感性，从而提高焊缝金属的性能，全面改善焊接接头的质量[3]。低碳钢Q235在实际生产当中的运用极为广泛，10南昌航空大学学士学位论文开题报告由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，其焊接性较好。焊接低碳钢时，一般不需要采取特殊的工艺措施，对焊接电源没

5、有特殊要求，交、直流弧焊电源均可。低碳钢焊缝的综合力学性能较好，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。因此，将外加磁场运用于对低碳钢的焊接的影响的研究时，受到其他干扰因素的影响较少。本文把外加磁场应用于TIG焊，通过对外加纵向磁场作用下的低碳钢TIG焊焊缝组织的研究，了解外加纵向磁场对TIG焊结晶过程的影响。利用外加磁场对电弧进行控制的方式通常有3种：1)外加横向磁场，即外加磁场的磁力线垂直通过电弧轴线；2)外加纵向磁场，即外加磁场的磁力线方向与电弧轴线方向平行；3)外加尖角形磁场，他可使电弧弧柱的形状变为椭圆形，使弧柱能量密度和电弧电场强度提高。在实际

6、应用时，可根据不同工艺要求在很大范围内改变所加磁场的强度和脉冲频率，用来控制电弧形态及焊缝成形，达到改善焊缝结晶和消除缺陷的目的[4]。腐蚀破坏是焊接结构在使用过程中发生的一种常见破坏形式，其可对金属材料造成巨大的直接损失，是材料科学中亟待解决的一个重要问题。而低碳钢在空气当中较易生锈腐蚀，且低碳钢结构广泛运用于建筑行业。因此，改善低碳钢结构的耐腐蚀性能有助于延长结构的服役寿命。对此，国内外研究者对磁处理对钢铁材料使用性能的影响进行了较多的研究。林建，赵海燕等[5]对磁处理对低碳钢焊接接头耐腐蚀性能的影响进行的研究结果表明：磁处理后的低碳钢焊接接头的耐腐蚀性能明显有

7、所提高。对低碳钢TIG焊接时，外加纵向磁场不仅可以细化焊缝组织，改善焊缝金属的综合力学性能，焊接过程当中产生的电磁搅拌作用还可以对焊缝进行磁处理，提高焊接接头的耐腐蚀性能。因此，进一步研究电磁作用对低碳钢的TIG焊接的影响是十分有意义的。二、国内外研究现状概况及发展趋势2.1电磁作用焊接技术国内外研究现状现代焊接结构对焊接质量的要求越来越高，焊缝金属的内部组织及其结构显著影响焊接接头的性能。目前在航空航天的运用当中，由于焊接接头性能不能满足足够的要求，始终还是以铆接为主。如果能够改善焊接接头的内部晶粒结构提高焊缝金属的强度，将焊接全部取代铆接，将大大减轻飞机及航