有关活性剂钨极惰性气体保护电弧焊接熔池行为的观察

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1、学兔兔www.xuetutu.com第45卷第3期机械工程学报VO1．45NO．32009年3月JOURNALOFMECHANICALENG／NEERINGMRr．2009DoI：1O．3901／JME．2009．03．115活性剂钨极惰性气体保护电弧焊接熔池行为的观察水张瑞华尹燕水谷正海2片山墼二2(1．兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室兰州730050；2．大阪大学接合科学研究所大阪567．0047日本)摘要：利用高速数字摄相机对涂敷活性剂与不涂活性剂条件下的熔池表面流体流动形态及等离子体行为进行观察。利用x射线实时焊缝数字观察系统，用钨粒子示

2、踪法测试熔池流体流动的规律。试验结果表明，活性剂使电弧收缩、改变熔池流体的流动方向并使流体流动速度加快，有活性剂时的涡流流动速度比无活性剂的涡流流动速度增加4倍，强烈的熔池流体向内对流是活性剂钨极惰性气体保护电弧焊熔深增加的主要原因，验证了数值模拟得到的结果。关键词：x射线实时焊缝数字探伤熔池流动活性剂钨极惰性气体保护电弧焊中图分类号：TG40ObservationsofMoltenPoolBehaviorduringA-TIGWeldingZHANGRuihuaYINYanMIZITANSEIJI’Katayam#(1．StateKeyLaboratoryofGan

3、suAdvancedNon．ferrousMeta1Materials，LanzhouUniversityofTectu1OloLanzhou730050；2．JWRIOsakaUniversity,Osaka567．0047．Japan)Abstract：TheefectsoffluxonfluidflowoftheweldpoolsurfaceandarcprofilesareobservedinconventionalTIGweldingandinA—TIGweldingbyusinghigh—speedvideocamera．Thefluidflowbehav

4、iorisvisualizedinrealtimebymicrofocusedX·raytransmissionvideoobservationsystem．TheresultsindicatethatstrongerinwardfluidflowpatternsleadingtoweldbeadswithnarrowerwidthanddeeperpenetrationcanbeapparentlyidentifiedinthecaseofA-TIGwelding．ThefluxCanchangethedirectionoffluidflowinweldingpoo

5、landmakethefluidflowspeedincreasefourtimes．Itagreeswellwiththesimulationresults．Keywords：X—rayTransmissionvideoobservationsystemFluidflowA—T1Gwelding形成窄而深的熔池形状。HEIPLE等认为氧对表面0前言张力系数的影响小于S，但是AIDUN等L5J的研究却得出相反的结论。赵玉珍等J模拟了微量元素氧质最近，人们对活性剂钨极惰性气体保护电弧焊量分数变化对TIG焊熔池流场的影响。本文作进行了广泛而深入的研究。尽管该技术已得到应用

6、，者】利用数值模拟的方法研究了活性剂钨极惰性气但人们对活性剂增加熔深的机理仍然不清楚，存在体保护电弧焊接时的流体流动情况，结果表明，无很大争议【1。2j。其中最有代表性的是SIMONIK[31提活性剂时，熔池中的氧元素质量分数较低，负的表出的“电弧收缩理论”和HEIPLE等l4】提出的“表面张力温度系数Or／OT占主导地位，在熔池中心引起面张力梯度改变理论”。前者认为活性剂的加入引起向外的两个涡流，方向相反；在熔池后方的低温区，电弧收缩，从而使熔深增加。后者认为在表面活性表面张力由负变正，流体流动反向，在熔池后部形元素f如氧、硫等)作用下，表面张力梯度由负变正，成两个

7、方向相反的涡流，虽然很小，但是流速较强。熔池后部两股涡流的对流，加速了该部位的熔化，·甘肃省自然科学基金(0710RJZA046)和兰州理工大学科研基金资助项造成XX面熔池中心与电弧中心并不重合，两者相比目。20080318收到初稿，20081016收到修改稿学兔兔www.xuetutu.com116机械工程学报第45卷第3期熔池中心向后漂移，形成宽而浅的熔池形状。有活性剂条件下的熔池表面流动形态及等离子体行为进性剂时，在活性剂中氧元素作用下，正的表面张力行观察。焊接时在电弧正前方观察电弧变化情况，系数在熔池中占主导地位，在熔池中心引起向内的在电弧后