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【高效TIG】A-TIG焊接技术

来源:  日期:2019-12-26 16:22:23  浏览次数:
A-TIG焊( Activating flux TIG welding)即指“活性化TIG焊"。是把某种物质成分的活性剂涂敷在焊件母材焊接区,采用TIG焊接该区域,在正常规范下焊接熔深大幅度提高。

普通 TIG电弧在进行钢、钛、铝等材料的焊接时,由于电弧热量分散以及电弧力数值低等原因,在正常使用的规范参数下,考虑焊缝深宽比等成形方面的要求,通常单层焊接只能获得较小的熔深。对于厚度较大的板材或管材焊接,在需要背面完全熔透时,就需要进行坡口加工以及采用多层焊接。

活性化焊接突出特点就是提高熔深,比如不锈钢材料的焊接,其单层熔深可以增加一倍以上,厚度为6mm的试板不开坡口可以一次焊透,这使 TIG焊的发展应用具有很大的优势。活性化焊接所形成的焊缝在深度方向的熔宽差别减小,在减少构件焊接变形方面亦有良好效果,这是焊接中的一项重要成果。由于活性剂在电弧高温下的分解作用,对焊缝金属中的非纯净物有净化作用,能够提高焊接接头的性能。


A-TIG焊的优点如下:


1)由于提高了焊缝熔深,使得焊接生产率得到了提高。传统 TIG焊能够一次焊透3mm厚的不锈钢,而 A-TIG焊则能够一次焊透12mm厚的不锈钢。焊接时间的缩短或者焊道数量的减少,使焊接效率大幅提高。


2)减少焊接变形。与传统的开坡口多层多道 TIG焊相比, A-TIG焊采用不开坡口直接对接焊接,焊道收缩量很小,焊后变形因而减少。对于薄板而言, A-TIG焊由于减少了热输人,也相应地减小了焊接变形。


3)消除了各炉次钢板由于微量元素差异而造成的焊缝熔深差异。例如,传统 TIG焊焊接低硫(质量分数<0.002%)不锈钢时,熔深通常较浅,而采用 A-TIG焊,则可以获得熔深大的焊缝。


A-TIG焊得到的焊缝,其正反面熔化宽度比例更趋合理,熔宽均匀稳定,由于焊件散热条件变化导致的背面出现蛇形焊道及不均匀熔透(或非对称焊缝)的程度减低,对保证焊缝使用性能有利。

镍基合金普通TIG和A-TIG焊接宏观试样


铜及铜合金


A-TIG焊的研究与应用
目前, A-TIG焊可以用于碳素钢、钛合金、不锈钢、镍基合金、铜镍合金的焊接, PWI还开发了相关的药芯焊丝用于 MIG焊中。活性剂的成分和配方是 A-TIG焊的关键技术。目前常用的活性剂成分主要有氧化物、氯化物和氟化物。不同的材料,其适用的活性剂成分不同。

对于不锈钢,一些金属和非金属氧化物,如 SiO2、 TiO2、 Fe2O3和 Cr2O3,都能有效地增加熔深。而对于钛合金,一些卤化物,如 CaF2、 NaF、 CaC12和AlF3,能起到相同的作用。前苏联也有报道,氧化物和氟化物的混合物能增加碳锰钢的熔深,其活性剂的配方(质量分数)大致为 SiO2(57.3%)、 NaF(6.4%)、 TiO2(13.6%)、 Ti粉(13.6%)、 Cr2O3(9.1%)。


A-TIG的大熔深的原理


A-TIG焊接中,加入活性剂能够增加熔深的原因,学者们提出了三个可能的原因:(1)电弧收缩;(2)阳极斑点收缩;(3)表面张力变化。

目前,国外从事 A-TIG焊商业化应用的厂商主要有 PWI和美国爱迪生焊接研究所(EWI)。PWI提供的活性剂以喷雾器形式分装,或者为膏状(活性剂粉末同丙酮的混合溶液)。后者可以通过刷子涂敷到焊缝的表面。EWI的活性剂是以粉末形式提供,在使用前以异丙醇稀释,然后涂敷到焊缝表面,异丙醇挥发后留下活性剂粘附在焊件表面。EWI同样也研制了类似于记号笔的装置,直接将活性剂涂敷到焊缝表面。


国内哈尔滨工业大学、兰州理工大学早在1999年开始了A-TIG焊活性焊剂的研究工作,主要材料有不锈钢、低碳钢、钛合金、镁合金、铝合金和镍基合金,并取得了一定成果。


成果举例:
1. 哈尔滨工业大学自行研制的钛合金活性剂焊接了5mm厚的钛合金管道对接焊缝;
2. 哈尔滨工业大学自行研制的不锈钢活性剂焊接了5mm厚的SUS304不锈钢焊缝。


本文节选自哈尔滨工业大学林三宝等老师编写的《高效焊接方法》。




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