A-TIG焊接工藝研究

鄒宜霖

（沈陽(yáng)航空航天大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng)110136）

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A-TIG焊接工藝研究

鄒宜霖

（沈陽(yáng)航空航天大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng)110136）

摘要：TIG焊接工藝可以應(yīng)用于不銹鋼、鎳基合金、鈦合金等金屬材料的焊接。使用活性焊劑可以提高TIG焊接工藝的性能，這種工藝稱為A-TIG.對(duì)兩種焊接工藝進(jìn)行了對(duì)比，分析了焊縫的形貌，焊縫對(duì)熔深的影響，以及焊接接頭的性能，表明A-TIG焊接工藝具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：TIG焊接；活性焊劑；工藝改良；不銹鋼

目前，鈦合金、鎳基合金等材料已廣泛地應(yīng)用于航空、航天、艦船等國(guó)防重點(diǎn)型號(hào)的研制和生產(chǎn)，在這些合金的加工過(guò)程中大量采用了TIG（鎢極惰性氣體保護(hù)焊）焊接工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)焊接[1]。然而由于TIG焊本身電弧能量密度低，穿透能力較差，焊接時(shí)的熱輸入較大，引起焊接接頭熱影響區(qū)變寬，對(duì)材料的熱損傷大，焊接應(yīng)力變形大，這將直接影響焊接結(jié)構(gòu)件的使用性能[2]。為了改善TIG焊接構(gòu)件的性能，近幾年發(fā)展起來(lái)了一種A-TIG（活性焊劑鎢極氬弧焊）焊接工藝，A-TIG焊繼承了TIG焊焊接質(zhì)量良好的優(yōu)點(diǎn)，又可以大幅度增加焊縫熔深，提高焊接生產(chǎn)率[3]，克服了TIG焊因單道焊熔深小，焊接生產(chǎn)率低以至應(yīng)用場(chǎng)合大受限制的缺點(diǎn)。

本文采用A-TIG工藝方法，針對(duì)某公司現(xiàn)有的TIG焊接工藝進(jìn)行改良，對(duì)兩種焊接工藝的效果進(jìn)行對(duì)比分析。

1　A-TIG焊接工藝介紹

使用A-TIG只需要對(duì)原有TIG焊接工藝做很小的改變，不需要特殊裝備，因此具有較高的可行性。焊接之前，使用活性焊劑在基材表面形成一層涂層，活性焊劑在電弧的作用下會(huì)被氣化，其活性成分將被直接轉(zhuǎn)移進(jìn)入等離子區(qū)和熔池中，并且少量活性焊劑就可以影響電弧。

活性焊劑的形式主要有兩大類：一類是干燥粉末形式，使用時(shí)需要溶劑溶解形成膏狀涂抹至被焊接件表面。其優(yōu)點(diǎn)是成本低，耐儲(chǔ)存，缺點(diǎn)是溶解過(guò)程需要嚴(yán)格按照比例，操作不當(dāng)可降低活性焊劑效果。另一類是氣溶膠形式，直接噴涂于被焊接件表面。其優(yōu)點(diǎn)是使用方便，缺點(diǎn)是不耐儲(chǔ)存，且操作時(shí)需要遠(yuǎn)離明火，否則易引起爆炸。兩種形式活性焊劑的具體工藝實(shí)施方案如下。

1.1干燥粉末活性焊劑具體工藝實(shí)施方案

（1）取一定量的活性焊劑粉放入容器，加入一定比例的酒精，使用木棒攪拌成均勻的糊狀。配比大約為10 g活性焊劑粉加入5 ml酒精。

（2）預(yù)先清理（污垢、油等）被焊件接縫附近的表面，用刷子小心的將配制好的活性焊劑涂抹到被焊件表面，形成均勻的涂層，在焊接開(kāi)始之前靜置幾分鐘。活性焊劑涂層每側(cè)寬度不能少于2.5 mm，即總寬度約為5~10 mm.待活性焊劑涂層干燥1~2 min之后，進(jìn)行焊接。

（3）焊接完成之后，使用金屬刷或化學(xué)、電氣方法去掉活性焊劑殘留物。

1.2氣溶膠活性焊劑具體工藝實(shí)施方案

（1）氣溶膠活性焊劑采用罐裝存儲(chǔ)，罐內(nèi)有混合球，使用前用力搖晃罐體，直到聽(tīng)到罐內(nèi)混合球撞擊罐體的聲音，持續(xù)30~40 s，以保證氣溶膠內(nèi)活性焊劑充分混合均勻。

（2）搖勻之后立即使用，罐體噴嘴距離被焊件約50~70 mm.當(dāng)在平焊位置使用時(shí)，手持罐體與水平面成25~45°夾角。

（3）罐體移動(dòng)的速度大約為40~50 cm/s.

（4）活性劑涂層的寬度應(yīng)保持一致，約為20 mm，被焊件每側(cè)寬度不能少于5 mm.每條活性劑涂層的長(zhǎng)度不能超過(guò)1 m.

（5）噴涂效果要求，活性焊劑干透之后，金屬表面無(wú)裸露。干燥1~2 min之后，進(jìn)行焊接。

（6）焊接完成之后，使用金屬刷或化學(xué)、電氣方法去掉活性焊劑殘留物。

對(duì)比以上兩種工藝，綜合考慮成本因素，此次工藝改良選用干燥粉末活性焊劑完成。

2　工藝改良效果對(duì)比

經(jīng)過(guò)多次焊接實(shí)驗(yàn)表明，與傳統(tǒng)TIG焊工藝相比，A-TIG焊工藝可以克服TIG焊接的局限性不易焊透、對(duì)材料成分敏感，能夠使焊接熔深明顯增加，材料的可焊厚度提高了l~2倍，且接頭性能明顯改善，如圖1所示，在焊接電流200 A，電弧電壓10 V，焊接速度120 mm/min，保護(hù)氣氬的相同條件下，TIG焊接工藝和A-TIG焊接工藝在6 mm厚不銹鋼焊接中的熔深的對(duì)比，可以看出應(yīng)用A-TIG焊接可以完成6 mm厚度不銹鋼板的單焊道焊接（如圖1）。

圖1　TIG（左）和A-TIG（右）焊接6mm厚度不銹鋼對(duì)比

活性焊劑可以使電弧壓縮，進(jìn)而增大電流密度和電弧力，提高作用于熔池的溫度，而不影響熔池的化學(xué)成分。與此同時(shí)，活性焊劑還可以改善熔池表面張力，這可以使熔池中的流體的流動(dòng)由向外-向上變成向內(nèi)-向下。與傳統(tǒng)的TIG焊接相比，在同樣的電流強(qiáng)度下，焊接深度和焊接速度明顯增加。尤其對(duì)于鈦合金來(lái)說(shuō)，活性焊劑在不改變焊縫組成的同時(shí)可以有效減少焊接氣孔，能夠克服鈦合金常規(guī)TIG焊難以解決的氣孔問(wèn)題，對(duì)于改善焊縫質(zhì)量有明顯的效果。

對(duì)比兩種工藝在304不銹鋼焊接中焊接參數(shù)的差異，與傳統(tǒng)TIG焊相比應(yīng)用PATIG焊劑的焊接，焊縫質(zhì)量明顯改善，高速低熱輸入使生產(chǎn)效率大幅度提高，并可以有效節(jié)約能源，減少CO2氣體的產(chǎn)生，見(jiàn)表1.

表1　傳統(tǒng)TIG與ATIG在304不銹鋼焊接應(yīng)用中的各參數(shù)對(duì)比

綜上對(duì)比，可以看出A-TIG工藝具有明顯的優(yōu)勢(shì)：

（1）機(jī)械焊接和人工焊接可以形成6 mm全熔透焊縫；

（2）可減少焊接中氣孔等缺陷；

（3）A-TIG焊效率更高，即可在同樣的電流情況下產(chǎn)生更大熔深，或者在通用的焊接能量下提高焊接速度；

（4）與基材相比，焊接材料的化學(xué)成分基本不發(fā)生變化；

（5）使用A-TIG進(jìn)行重熔可以去除焊接缺陷，從而避免了磨削和再填充。

3　結(jié)束語(yǔ)

A-TIG焊接可適用于不銹鋼、鎳基合金、鈦合金等常見(jiàn)合金的焊接，應(yīng)用范圍廣泛，并且其工藝改造難度較低，在不改變現(xiàn)有設(shè)備的前提下，可以大幅提高焊接性能和生產(chǎn)效率，有較大的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬壯，張莉，王義偉.有色合金A-TIG焊研究現(xiàn)狀[J].材料導(dǎo)報(bào)，2014，28（1）：91.

[2]張秋平.活性焊劑氬弧焊技術(shù)及其應(yīng)用[J].飛航導(dǎo)彈，2004，（6）：57.

[3]劉鳳堯.TIG焊活性劑對(duì)焊縫成形的影響[J].焊接學(xué)報(bào)，2002，23（1）：1.

中圖分類號(hào):TG444

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-545X（2016）04-0127-02

收稿日期：2016-01-03

基金項(xiàng)目：項(xiàng)目受沈陽(yáng)航空航天大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助。項(xiàng)目編號(hào)：DX503303

作者簡(jiǎn)介：鄒宜霖（1994-），女，遼寧人，本科，學(xué)生，主要從事飛行器質(zhì)量與可靠性技術(shù)研究。

Study on A-TIG Welding Process

ZOU Yi-lin
（Shenyang Aerospace University，Shenyang Liaoning 110136，China）

Abstract：TIG process can be used in the welding of metallic materials，such as stainless steel，nickel-based alloy，titanium alloy．Using activating flux can improve the performance of TIG process.The new process is A-TIG．We analyzed the appearance of welded seam，the effect of flux on penetration，and the properties of the welded joints by comparison of the two welding processes.The study shows that the A-TIG process has the value of engineering application.

Key words：TIG welding；activating flux；process improvement；stainless steel