喷嘴结构影响gpca-tig电弧的试验研究

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1、毕业论文题目题目来源喷嘴结构影响GPCA-TIG电弧的试验研究国家自然科学基金(51265029)一、选题依据：焊接是被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。焊接作为一种实现材料永久性连接的方法，被广泛地应用于机械制造、石油化工、桥梁、船舶、建筑、动力工程、交通车辆、航空、航天等各个工业部门，已成为现代机械制造工业中不可缺少的加工工方法。而且，随着国民经济的发展,其应用领域还不断被拓宽，其重要性将进一步显现。钩极惰性气体保护焊(Tungs

2、tenlnertGasArcWelding)是使用纯钩或活化钩作为非熔化电极，采用惰性气体作为保护气体的电弧焊方法，简称TIG焊。几乎所有金属和合金的焊接，特别是对铝、镁、钛、铜等有色金屈及其合金、不锈钢、耐热钢、高温合金和铝、觇、错等难熔金属等的焊接最具优势⑴。但该方法仍存在明显的局限性，如焊缝熔深较浅，熔敷率低，厚板单道焊接时，一般需要增大焊接电流以增加热输入提高焊缝熔深，或采用别的焊接工艺一如焊前预热、多层多道焊、双面同时施焊等辅助工艺；同时TIG焊对某些施焊材料中微量元素比较敏感枝巴采用TIG焊在同等焊接工艺参数下所得到的

3、焊缝熔深有较大的差异，影响了焊接质量的稳定性。因此，长期以来，研究和开发既能充分利用TIG焊的优点，又能大幅度地提高焊缝熔深的新型TIG焊方法，一直是全世界焊接技术研究人员研究和追求的目标之一。鉴于焊接技术在航天，电力以及化工等领域的广泛应用和重要性，世界各国均对活性剂TIG焊做了不同程度的研究,二十世纪后期，前苏联也开始研究A-TIG焊接技术,并将研究成果用于实用阶段。此外，欧洲各国以及美日也开始了系统而深入的A-TIG焊接技术研究，成果丰富。技术的借鉴和有效利用，使得国内研究者也踏入A-TIG焊接方法的研究队伍，相继在各种研究

4、机构均有研究成果发表，紧随国际前沿动态,将此项技术推广应用与现代化生产中⑸。在焊接方法上，较常规TIG焊,A-TIG焊唯一的不同点只是增加了一道活性剂的涂覆，其它过程完全一样。在施焊Z前,用丙酮将活性剂调制成溶液，均匀的涂覆在焊缝表面，然后进行焊接，简称A-TIG焊⑹。较常规TIG焊，A-TIG焊有如下特点：(1)其显著的溶深增加效果可以很大程度上提高效率。(2)A-TIG不开破口，焊道的变形量得到很大的控制，对于薄板其很小的热输入也降低了焊缝的变形量。(1)可以根据焊缝要求适当调节活性剂成分，使焊缝性能达标。在相同条件下，使用A

5、-TIG焊可以使焊缝的熔深增加1-2倍，在常用的焊接方法中,A-TIG焊接效率的提高，焊接质量的稳定，会使其在与焊条电弧焊，埋弧焊,餌极氮弧焊的竞争中更有优势。相比于电子束焊，激光焊以及等离子弧焊,A-TIG焊接设备要简单便宜，焊接质量也有保证，在一定板厚范围内，设备经费有限的前提下，使用A-T1G焊接方法将是一个很好的选择⑺⑹。为了充分发挥活性焊的优点，通过改变活性元素的引入方式，黄勇提岀了一种新的活性焊接方法一气体熔池耦合活性TIG焊（GPCA-TIG焊,GasPoolCoupledActivatingTIGwelding）,

6、焊接示意图如图所示，即采用内外两个喷嘴将含有N元素及活性元素0的气体与惰性保护气体分开，内层气体采用惰性气体（Ar或He）起到保护熔池的作用；外层气体则为单一的含N元素的气体（弘）或含活性元素0的气体（02或CO?）,或者两者的混合气体（W或N2+C02）o外层气体穿过电弧后分解出0元素和N元素，在熔池周边低温区域与熔池耦合，通过活性元素0改变熔池金属的流动方式，增加焊缝熔深；在一般情况下，材料的屈服强度和韧性是负相关的，但是N能使两者同时得到改善，N产生这种效果的原因，其一可能是由于形成间隙固溶，其二可能是氮合金化能使增强偏析的

7、金属原子与晶界结合力，起到阻碍晶粒长大和组织粗化的作用。其屮A为内喷嘴，B为外喷嘴,C为外层气体，D为内层气体，E为钩极，F为外层气体与熔池的耦合示意图，G为工件二、文献综述：1、国外研究现状20世纪60年代，乌克兰巴顿研究所在焊接钛合金过程屮，表面涂覆卤族元素发现其电弧收缩，且熔深增加，提出了“焊剂层上氧弧焊”技术，这便是最早的活性焊。到了70年代，由氧化物和氟化物组成的活性剂在工业上得到应用，主要用于焊接不绣钢，在不开坡口不加焊丝的情况下，溶深可达8-lOninio90年代，活性剂在焊接低合金钢、碳锚钢方而获得了巨大成果，并逐

8、渐发展成了A-TIG焊。日前,此项技术在工业领域得到了广泛的应用，如航空航天，化工容器、核反应堆管子部件、能源电力设备等领域。上世纪90年代，针对不锈钢、碳钢、银基合金及钛合金活性剂的开发有了新的发展，美国爱迪生研究所和海军连接中心开始开发一系列活