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1、第23卷第1期焊接学报Vol.23No.12002年2月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONFebruary2002TIG焊活性剂对焊缝成形的影响刘凤尧,林三宝,杨春利,吴林(哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨150001)摘要:活性化焊接(A-TIG焊)在90年代末期受到国外的高度重视,同传统的TIG焊(钨极惰性气体保护电弧焊)相比,在相同的规范下活性化焊接能够大幅度地提高生产率,降低生产成本。本文针对不锈钢和钛合金材料,研究了在
2、A-TIG焊中单一成分的活性剂和涂敷量对焊缝成形的影响。试验结果表明,与无活性剂的焊缝相比,活性剂CaF2、SiO2、NaF、Cr2O3和TiO2都能够有效地增加不锈钢和钛合金焊缝的熔深,随着涂敷量的增加,焊缝熔深也相应的增加,熔宽减小。但涂敷有CaF2活性剂的不锈钢焊缝成形不好,涂敷有Cr2O3的钛合金焊缝正面熔宽没有明显的变化。在不锈钢焊接中,活性剂SiO2的作用效果最好;而钛合金的焊接中CaF2的作用效果最好。电弧收缩和熔池表面张力的变化是活性剂增加熔深的主要原因。关键词:活性化TIG焊;活性剂;焊缝成形
3、;熔深;熔宽刘凤尧中图分类号:TG444文献标识码:A文章编号:0253-360X(2002)01-01-040序言[5]形,具有非常重要的应用前景。A-TIG焊关键的因素在于活性剂成分的选TIG焊在生产中已经得到广泛的应用,它可以配。目前常用的活性剂成分主要有氧化物、氯化物获得优质焊缝,常用来焊接有色金属、不锈钢、超高和氟化物,不同的材料,其适用的活性剂成分不同。但强度钢等材料。但是TIG焊存在熔深浅(3是由于这种技术的重要性,活性剂的成分和配方在mm)、焊接效率低等缺点,对于厚板需要开坡口进P
4、WI和EWI都有专利限制,公开出版物上很少报行多道焊。增大焊接电流虽然能使熔深增加,但熔道。目前对A-TIG焊的研究主要集中在活性剂作宽和熔池体积增加的幅度要远大于熔深的增加幅用机理的研究和活性化焊接应用技术的研究两个方度。面。活性化TIG焊方法近年来引起了世界范围内本文主要针对不锈钢材料和钛合金材料,试验的重视。该方法最早是由乌克兰巴顿焊接研究所[1]研究不同活性剂和活性剂涂敷量对焊缝成形的影(PWI)在60年代研制,但是直到90年代末期欧响,为后续确定这些材料所适用的最佳活性剂奠定美国家的研究机构(如爱迪生焊
5、接研究所(EWI)和[2]基础。英国焊接研究所(TWI)等)才开展广泛的研究,[3]1试验方法其中EWI开发的焊剂已经在海军造船业中使用。这种技术是在焊前将焊缝表面涂敷上一层活性焊剂1.1活性剂种类的选择(简称活性剂),在相同的焊接规范下,同常规的TIG目前国内外开发并使用的活性剂主要有三种类焊相比,可以大幅度地提高熔深(最大可达300%)。型:氧化物、氟化物和氯化物。早期由PWI研制的对于8mm的厚板焊接可以不开坡口一次获得较大用于钛合金焊接的活性剂以氧化物和氯化物为主,的熔深或一次焊透,对于薄板可以在不改
6、变焊接速[4]但是氯化物的毒性大,不利于推广和应用。目前国度的情况下减小焊接热输入。目前A-TIG焊可外焊接不锈钢、碳钢等所使用的活性剂以氧化物为以用于焊接不锈钢、碳钢、镍基合金和钛合金等材主,而对于钛合金材料的焊接其活性剂中含有一定料。同传统的TIG焊相比,A-TIG焊,可以大大地的氟化物成分。因此本文主要选择了单一成分的氧提高生产率,降低生产成本,同时还可以减小焊接变化物(SiO2、Cr2O3和TiO2)和氟化物(CaF2和NaF)收稿日期:2001-08-16作为活性剂,分别研究活性剂涂敷量对焊缝成形的基金
7、项目:黑龙江省留学回国基金资助项目(LCO1C14);现代焊接影响。生产技术国家重点实验室开放基金资助项目2焊接学报第23卷1.2试验方法试验时,分别将A-SiO2、B-NaF、C-Cr2O3、D-TiO2和150mm50mm6mm平板堆焊,材料0Cr18Ni9E-CaF2等五种活化剂粉末,用丙酮调和成溶液,然后不锈钢和TC4(Ti6Al4V)钛合金,钛合金试件的厚用扁平毛刷均匀地涂敷在五种各6块共31块试板度为2mm。焊接不锈钢的规范参数见表1,钛合金上,但涂层厚度各不相同。待丙酮完全挥发后,将长
8、焊接的规范参数见表2。为了保证试验结果的准确150mm的试板均划分成90mm与60mm两区,其性与TIG和A-TIG的可比性,在每条焊缝焊接之中60mm区域上的活化剂擦拭到滤纸上,通过电子前,均重新研磨电极呈标准形状,调整电弧至标准长分析天平(精度为0.01mg)测量并计算出每块试板度,保证每条焊缝均在同一规范条件下焊接。单位面积活化剂的涂敷量,列入表3和表4中。表1焊
