外層氣體影響GRCA-TIG焊電弧和焊縫性能的研究.pdf

1、至上世紀(jì)60年代活性TIG焊接方法被提出以來，活性焊接技術(shù)引起了世界范圍內(nèi)的關(guān)注。研究者先后提出了多種活性焊接方法，例如:A-TIG焊、FZ-TIG焊、FB-TIG焊、AA-TIG焊等，這些方法在一定程度上顯著的增加了焊縫的熔深，但是由于操作工序的繁瑣復(fù)雜，使其在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用受阻，為了使活性焊接技術(shù)能夠很好的服務(wù)于生產(chǎn)，課題組提出了一種高效環(huán)保，且便于自動化生產(chǎn)的活性焊接方法——GPCA-TIG焊，該方法順利解決了以上方法在碳鋼或鐵合

2、金焊接中遇到的復(fù)雜繁瑣的工序問題，通過調(diào)節(jié)焊槍的耦合度，可以控制活性元素及調(diào)節(jié)元素的引入量，實(shí)現(xiàn)對成形和性能的控制。
　　當(dāng)外層氣體中引入添加元素時會對電弧和焊縫性能產(chǎn)生很大的影響。本文針對GPCA-TIG焊外層氣路中分別通入Ar、O2、N2及O2+N2混合氣體時的焊接電弧和焊縫性能進(jìn)行研究;為了保證研究電弧的穩(wěn)定純凈，電弧陽極材料選用水冷紫銅塊，進(jìn)行定點(diǎn)采集，并同時采集相應(yīng)的電弧電壓和電弧形貌;在對其焊縫性能研究時選用工業(yè)生產(chǎn)中

3、最常用的304不銹鋼作為母材進(jìn)行GPCA-TIG焊接。
　　本文利用光譜分析法對GPCA-TIG焊電弧信息進(jìn)行分析，由計(jì)算得到的電弧溫度分布情況可知:GPCA-TIG焊外層氣路中分別通入Ar、O2、 N2單一氣體及O2+N2混合氣體時，電弧中心區(qū)域等離子體溫度相對于普通TIG電弧溫度都有一定的上升，其中O2與N2對電弧的作用較明顯，而N2對電弧中心區(qū)域溫度影響最大;GPCA-TIG焊耦合度由0變?yōu)?2時，外層氣體對電弧的作用增強(qiáng)，

4、電弧中心區(qū)等離子體溫度升高，但是整體來看變化不是很大。其測量得到的電弧電壓相對于傳統(tǒng)TIG焊電弧電壓都略有上升，O2與N2的引入相對于Ar而言對電弧的作用更明顯;當(dāng)耦合度由0變?yōu)?2時，其電弧電壓隨之升高，但電壓的變化量不大，通過同位置采集得到的GPCA-TIG焊電弧形貌與普通TIG焊電弧形貌相比二者之間均沒有明顯的變化，這與電弧溫度分布和電弧電壓分析中變化不大的規(guī)律也是吻合的。于是對于GPCA-TIG焊而言，在進(jìn)行不銹鋼焊接時外層氣體

5、引入對電弧影響較小，電弧收縮不是焊縫熔深增加的主要機(jī)理。
　　針對GPCA-TIG焊縫成形、焊縫中的氮氧元素含量、焊縫的沖擊韌性和拉伸性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明:當(dāng)外層氣路中分別引入O2單一氣體和O2+N2的混合氣體時，GPCA-TIG焊焊縫成形良好，8mm厚不銹鋼板能實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形，焊縫熔寬較窄;外層引入Ar和N2時焊縫熔深與TIG焊相比有一定的增加，但是增加效果不是很明顯，熔寬變化不大;當(dāng)焊槍耦合度發(fā)生改變時，與其對應(yīng)的焊縫的

6、熔深與熔寬影響不大。當(dāng)分別對GPCA-TIG焊縫中的氮氧元素含量進(jìn)行測量，試驗(yàn)結(jié)果表明外層氣體引入O2、N2單一氣體及N2+O2混合氣體時，焊縫中的氧元素含量遠(yuǎn)低于AA-TIG焊縫中的;當(dāng)耦合度發(fā)生改變時，GPCA-TIG焊焊縫中的氮氧元素含量隨之發(fā)生改變，調(diào)節(jié)焊槍內(nèi)外噴嘴的相對位置，可以實(shí)現(xiàn)微量控制焊縫中進(jìn)入的氮氧元素含量。由GPCA-TIG焊縫低溫沖擊韌性結(jié)果得知，外層氣體分別引入O2、N2時，焊縫的低溫沖擊韌性低于傳統(tǒng)的TIG焊接

7、方法;氮氧聯(lián)合過渡時其焊縫的低溫沖擊韌性高于母材7.5％，且明顯高于傳統(tǒng)TIG焊縫的性能;當(dāng)耦合度改變時，由于焊縫中氮氧元素含量發(fā)生變化，焊縫的低溫沖擊韌性也隨之發(fā)生改變，耦合度為0時焊縫性能略高于耦合為+2時。GPCA-TIG焊縫拉伸性能測試結(jié)果表明，外層氣體分別引入O2、N2及O2+N2混合時，焊縫的拉伸性能均略低于母材;氮氧元素聯(lián)合過渡時焊縫拉伸性能優(yōu)于TIG焊縫的，氮氧元素分別單獨(dú)過渡時焊縫的拉伸性能低于TIG焊縫的。