鋁合金分區(qū)活性TIG焊接法研究.pdf

1、針對鋁合金活性化焊接過程中存在熔深增加和表面成型兩者不能同時兼容的問題，本文在大量試驗研究的基礎上，通過理論分析，提出了一種新型焊接方法——分區(qū)活性TIG焊法，即：FZ-TIG焊(Flux Zoned TIG Welding)。該方法是在傳統(tǒng)TIG焊前，在待焊焊道表面中心區(qū)域涂敷低熔沸點低電阻率活性劑，在兩側(cè)區(qū)域分別涂敷高熔沸點高電阻率活性劑SiO<,2>，然后進行正常焊接。 在本論文中，針對待焊焊道表面中心區(qū)域涂敷的活性劑，采

2、用均勻設計法研制出了一種鋁合金交流FZ-TIG焊活性劑配方FZ108。使用該活性劑配方FZ108和活性劑SiO<,2>進行交流FZ-TIG焊，能使焊縫熔深達到傳統(tǒng)TIG焊熔深的3.3倍，并且焊縫成形良好。通過改變焊接電流、焊接速度、間隙變化、溶劑變化、氬氣流量變化研究了焊接工藝參數(shù)變化對焊縫熔深的影響。焊縫金相組織觀察發(fā)現(xiàn)采用FZ-TIG焊接法能起到細化晶粒的作用。焊縫力學性能試驗表明，F(xiàn)Z-TIG焊接法能增加焊縫硬度，而對焊縫強度影響

3、不大。焊渣XRD分析表明，活性劑FZ108在電弧高溫作用下能與母材金屬Al和表面氧化膜Al<,2>O<,3>發(fā)生反應，能生成活性劑相對應的金屬氧化物和金屬單質(zhì)。同時還研究了直流正接FZ-TIG焊對焊縫熔深的影響。 在本論文中，還通過弧長變化試驗分析了活性劑對FZ-TIG焊電弧極性區(qū)電壓降和弧柱區(qū)電位梯度的影響，通過焊縫偏移試驗分析了活性劑對導電通道電阻的影響，通過氦弧試驗分析了活性劑對電弧和熔池的影響。結(jié)果表明，活性劑增加FZ-

4、TIG焊熔深的機理主要為電弧收縮：一方面，F(xiàn)Z108活性劑粒子進入電弧后，在電弧外圍低溫區(qū)域吸附電子，使得作為載流子的電子數(shù)量減少，電弧導電通道變窄，電弧弧柱區(qū)收縮；另一方面，由于FZ108活性劑兩側(cè)涂敷的SiO<,2>具有較高的熔沸點和電阻率，在焊接過程中形成絕緣層，使得電弧根部被強制收縮在導電通道電阻較小的FZ108活性劑區(qū)域內(nèi)。電弧在上述兩方面綜合作用下發(fā)生強烈收縮，從而使得電弧及熔池內(nèi)的Lorentz力增大，焊縫熔深顯著增加。