A-TIG焊接方法發(fā)展現(xiàn)狀

A—TIG焊接方法發(fā)展現(xiàn)狀總結(jié)了近年來(lái)國(guó)內(nèi)A-TIG焊主要研究方向及研究成果以及A-TIG焊工藝存在的問(wèn)題。標(biāo)簽：A-TIG；活性劑；電弧收縮；表面張力前言TIG焊的單道焊縫熔深淺、熔敷率低，是一種低效率的焊接方法。A-TIG焊是在傳統(tǒng)TIG焊接前將很薄的一層表面活性劑涂敷在施焊板材表面，焊接時(shí)活性劑引起焊接電弧收縮或熔池內(nèi)金屬流態(tài)發(fā)生變化，在相同的焊接規(guī)范下使焊接熔深顯著增加。從20世紀(jì)60年代中期烏克蘭巴頓焊接研究所提出鹵化物組成的活性劑針對(duì)鈦合金的氬弧焊接技術(shù)至今，各國(guó)研究者在活性劑的熔深增加機(jī)理、不同材料的活性劑研發(fā)、活性劑成分的改進(jìn)、活性焊接技術(shù)與激光焊接技術(shù)結(jié)合等方面做了大量試驗(yàn)研究工作，并達(dá)到了一定的實(shí)用化、商品化水平。1A-TIG工藝特點(diǎn)A-TIG焊最重要的特點(diǎn)在于使用活性劑。活性焊劑一般為細(xì)粉狀，為便于涂敷及防止焊接時(shí)被保護(hù)氣體吹散，應(yīng)用易揮發(fā)的溶劑將其溶解成糊狀，焊接前均勻地涂覆在焊縫兩側(cè)[1]。工業(yè)生產(chǎn)中則多把活性劑配制成可以直接使用的溶劑或噴劑，其用量應(yīng)根據(jù)工件的厚度、焊接條件和所需解決的技術(shù)問(wèn)題決定。A-TIG焊接技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)熔深的增加效應(yīng)上。該技術(shù)可以在保持TIG焊接強(qiáng)度、抗晶間腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)的前提下，增加焊接深深、減小變形、消除氣孔、提高生產(chǎn)效率[2]。A-TIG焊技術(shù)在現(xiàn)有焊接裝備的前提下，采用活性劑技術(shù)，獲得了大熔深、高效率、高質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，可以先進(jìn)的激光焊、電子束焊接相比，而成本卻較低。2研究現(xiàn)狀A(yù)-TIG焊由于能顯著增加焊接熔深，在不銹鋼、有色金屬的焊接中有廣泛的研究。目前國(guó)內(nèi)外研究主要集中在針對(duì)不同母材的工藝使用、活性劑配方、電弧機(jī)理、數(shù)據(jù)仿真等方面。2.1工藝使用A-TIG焊工藝使用主要集中在不銹鋼、鋁合金、鎂合金、鈦合金等材料的焊接中。南京航空航天大學(xué)徐杰等人針對(duì)AZ31鋁合金的A-TIG焊工藝進(jìn)行了研究。研究了在A-TIG焊中單一成分的活性劑和涂敷量對(duì)焊縫成形的影響。結(jié)果表明，與無(wú)活性劑的焊縫相比，活性劑TiO2、SiO2、Cr2O3、CdCl2和CaCl2能夠有效地增加鎂合金焊縫的熔深和深寬比。但涂敷有氟化物的鎂合金焊縫熔深沒(méi)有增加，涂敷CaF2的焊縫甚至出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。在AZ31鎂合金的焊接中，活性劑CdCl[3]。對(duì)于不銹鋼的A-TIG焊，國(guó)內(nèi)主要研究該工藝下的焊接接頭的力學(xué)性能與耐腐蝕性能。趙忠義等人利用活性焊劑在304不銹鋼板上進(jìn)行工藝試驗(yàn)，研究得出6mm鋼板的工藝參數(shù)[2]。陜西理工學(xué)院胡禮木等，用沸騰硝酸腐蝕法和室溫硫酸加硫酸銅溶液浸蝕法對(duì)奧氏體不銹鋼TIG焊和自制活性劑A-TIG焊接頭進(jìn)行了對(duì)比腐蝕試驗(yàn)，焊縫金屬的化學(xué)成分分析表明，自制活性劑在焊接過(guò)程中能抑制金屬中Cr、Ni等合金元素的燒損，因此提高了A-TIG焊接頭的抗腐蝕性能[4]。鋁合金TIG焊時(shí)，由于導(dǎo)熱率大，故很難有理想熔深。A-TIG則解決了這一難題，蘭州理工大學(xué)樊丁等人研究了鋁合金交流A-TIG焊中單組分活性劑對(duì)焊縫熔深的影響，還針對(duì)多組分活性劑研究了焊接參數(shù)對(duì)焊縫熔深的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鹵化物幾乎不能增加焊縫熔深，而氧化物對(duì)焊縫熔深的影響很復(fù)雜，有的能增加焊縫熔深，有的效果不明顯，有的甚至減小焊縫熔深。其中SiO2增加熔深作用最顯著，焊接參數(shù)包括焊接電流、焊接速度、氬氣流量和電弧長(zhǎng)度等對(duì)焊縫熔深有一定影響[5]。2.2活化劑活性劑是A-TIG焊接工藝中最關(guān)鍵的因素。主要起到增加熔深的作用，也參加焊接冶金過(guò)程，對(duì)焊縫成份有一定的影響。不同的焊接材料，一定會(huì)有最適合的活性劑相配合，所以焊接界對(duì)活性劑的研究較多且成果顯著。蘭州理工大學(xué)樊丁等人對(duì)鋁合金、鎂合金的活性劑研究較多。在鎂合金交流A-TIG焊中，分別以單質(zhì)Te，Ti和Si，氧化物SiO2，TiO2和V2O5，鹵化物MnCl2，CdCl2和ZnF2作為表面活性劑進(jìn)行了鎂合金交流A-TIG焊，研究了活性劑對(duì)焊縫成形和組織的影響規(guī)律。結(jié)果表明，活性劑增加鎂合金A-TIG焊熔深主要與活性劑粒子和電子復(fù)合導(dǎo)致電弧收縮有關(guān)[6]。在相同的焊接工藝參數(shù)下，活化劑成分、活化焊劑涂層對(duì)焊縫成型都有顯著影響。與單一成份相比，混合型助焊劑，特別是添加稀土的混合助焊劑可使焊縫熔深顯著增加。2.3增加熔深機(jī)理研究對(duì)于A-TIG焊工藝增加熔深的機(jī)理，主要有兩種說(shuō)法，電弧收縮論與表面張力論。南京航空航天大學(xué)魏艷紅通過(guò)分析流體流動(dòng)方式，推測(cè)了A-TIG熔深增加機(jī)理：熔池內(nèi)液體流動(dòng)方式是熔深增加的主要原因，熔池中心處液體的流速明顯高于熔池邊緣，中心由外向內(nèi)的環(huán)流為熔池內(nèi)液體流動(dòng)的主導(dǎo)方向。這個(gè)方向的環(huán)流將高溫液體帶到熔池底部，使熔池底部的熔化速度較熔池邊緣有了明顯的增加，且隨著焊接電流的增加，熔深增加效果也不斷提高[7]。電弧收縮理論，活性劑使電弧斑點(diǎn)收縮，縮小母材上電弧面積，從而增加了熔深。利用高速攝影技術(shù)，對(duì)在焊接區(qū)域表面內(nèi)涂敷不同的單組分活性焊劑的A-TIG焊電弧形態(tài)進(jìn)行記錄、分析和數(shù)據(jù)處理。分析了A-TIG焊熔深增加的機(jī)理。分析表明，A-TIG電弧收縮，進(jìn)而電弧力增加是其熔深增加的主要原因，而單組分活性焊劑中陽(yáng)離子的電離能對(duì)A-TIG電弧是否收縮以及收縮的程度有著直接的關(guān)系。在鋁合金的A-TIG焊中，氧化物活性劑對(duì)熔深增加的機(jī)理，一般認(rèn)為是電弧收縮同表面張力梯度改變的共同結(jié)果。但是蘭州理工大學(xué)，樊丁等人，以SiO2和V2O5作為實(shí)驗(yàn)用表面活性劑，通過(guò)A-TIG焊與真空電子束焊的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究得出電弧因素起主要作用的結(jié)論。3結(jié)論（1）A-TIG焊由于能大幅度增加熔深，所以在有色金屬焊接中，有廣泛的應(yīng)用前景，特別是傳熱系數(shù)大的材料；（2）活性劑成份的研究，是A-TIG焊工藝的關(guān)鍵，而熔深機(jī)理的研究，則是開(kāi)發(fā)活性劑的基礎(chǔ)；（3）活性劑尚有表面成形不好，焊縫成份改變等缺點(diǎn)等解決。參考文獻(xiàn)[1]胡禮木，胡波，郭從盛等.奧氏體不銹鋼TIG焊用活性劑的研制[J].焊接學(xué)報(bào)，2006，27（6）：53～55，70.[2]趙忠義，伏金生，李飛等.不銹鋼A-TIG焊接方法[J].電焊機(jī)，2008，38（2）：67～68.[3]徐杰，劉子利，沈以赴等.AZ31鎂合金A-TIG焊的研究[J].宇航材料工藝，2006，36（6）：42～45.[4]胡禮木，胡波，張永宏等.不銹鋼A-TIG焊接頭的抗腐蝕性能分析[J].焊接學(xué)報(bào)，2006，27（7）：34～36.[5]黃勇，樊丁，楊鵬等.活性劑對(duì)鎂合金交流A-TIG焊的影響[J].焊接學(xué)報(bào)，2007，28（6）：41～44.[6]魏艷紅，徐艷利，孫燕潔等.A-TIG焊接熔深增加機(jī)