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活性剂消减钛合金焊接气孔的试验研究

作者:admin来源:本网 日期:2017-11-15 16:03:18 人气: 标签:

  T丨G(左)和A-TIG(右)电弧及熔深比较接效率大大提高,焊接成本也相应减少。另外,由于热输入减少,有利于减小焊接变形。

  最初A-TIG的本意就是为了消除焊缝中的各种杂质,提高焊缝质量,相当于添加助焊剂。但由于其在熔深方面表现出来的优越性能而逐渐在消除气孔方面被忽略,国内外对消除气孔的研究不多,研究主要集中在研究活性剂作用机理及其增加熔深效果上,逐步提出了活性化TIG焊接“即A-TIG焊的概念。

  活性化焊接就是实施焊接前在工件表面涂敷一层活性化物质,活性剂的加入对电弧形态和熔池流动及冶金反应产生较大影响。如所示,与常规TIG焊方法相比,相同的焊接规范,A-TIG焊能使熔深增加1~2倍,焊接时间减少50%,焊的结构材料之一。钛的化学活性大,不仅在熔化状态,即使在400°C以上的高温固态下,也极易被空气、水分、油脂、氧化膜等污染,吸收氧、氮、氢、碳等杂质,使焊接接头的塑性和韧性显著降低,并易引起气孔。而且由于活性剂的加入使焊接熔深增加,同时相应的焊接规范降低;氟化物和氯化物的加入降低了熔池流动能力,冶金反应复杂化等都有可能增加气孔产生的可能性。因此在采用A-TIG进行钛合金焊接增加熔深的同时必须研究对各种缺陷的消除,以得到具有良好综合性能的实用焊缝。从生产应用的角度来看,也可以减轻TIG焊前准备的充分程度,降低焊接成本。

  焊前用钢丝刷清除试件表面及端面的氧化膜,露出金属光泽;然后用无水乙醇擦拭,A-TIG焊接过程示意图清除有机物并晾干。其焊接规范如表1所示。

  表1 A-TIG焊接规范焊接电流焊接速度弧长钨极直径钨极角度为了保证涂敷效果,所选NaF、CaF2、MgF2、YF3四种活性剂在使用之前均先用QM-1SP2-CL行星式齿轮球磨机研磨,然后再将其粉状活性剂用丙酮混合搅拌成悬浊液。用扁平毛刷将悬浊液均匀涂敷在试件表面(也可喷涂),并擦除待焊表面外的所有残余试剂。丙酮挥发性强,能在几分钟内完全挥发,使材料表面只剩下活性剂粉末。

  2.可见,四种活性剂对于消减钛合金焊接气孔都是有效的,但其效果不同,其中涂覆NaF时效果最好,A、B两个试样上几乎没有明显的气孔;涂覆CaF2、YF3、MgF2时效果次之,存在一些微观气孔。

  表2气孔数量统计(单位:个)未涂活性剂涂覆MgF2涂覆CaF2涂覆YF3涂覆NaF A试样B试样总计在电弧中上述四种活性剂可与氢及水的等离子体反应生成HF,降低电弧中氢分压,减小氢在熔池中的溶解度,消除气孔。活性剂降低氢分压的能力由强到弱依次为NaF!MgF2!CaF2!YF3.在形成熔池前只有NaF可以与水分作用,CaF2、MgF2不能减少熔池的初始含氢量。并且NaF、MgF2与熔融钛可以在较低的温度下剧烈反应,所以NaF消减气孔的效果最好。

  活性剂在熔池中不能与氢气反应,与钛反应生成的TiF4才是熔池中消除氢气孔的真正物质。

  生成不溶于熔融钛、扩散系数低的HF消除氢气孔倾向是活性剂消除气孔的根本原因。生成的HF及金属蒸汽大部分逸出熔池,不会形成新的气孔。

  微量元素Y可以夺取杂质焊缝中的氧,氧化LY12铝合金与铜摩擦焊接性能的试验研究杨雄(长江大学机械工程学院,湖北荆州434023)由于摩擦焊具有热影响区小、节约电能和适合异种金属材料焊接等特点,广泛应用于机械制造、石油化工、航天航空和轻工业等领域中。以铝代铜可以大大节约铜的资源,降低产品成本,减轻工程材料、现代加工技术和工程测试技术及控制工程等方面的教学和研究;电话:0716-8061497;零件和结构的重量,因此铝-铜连接技术在电气工业中的应用与日俱增。但由于铝的强度低、刚性差,当铝-铜焊接件用于制造薄壁、尺寸较大和受一定载荷作用的零件和结构时,容易发生扭折、变形和断裂,加上铝的切削性能较差,难以保证尺寸精度,这些都限制了铝-铜焊接件的广泛应用。

  为了解决以上问题,我们采用了刚性好又能保证导电、导热性能的LY12铝合金代替铝,对LY12与铜的摩擦焊接性能进行了试验研究,并通过采生成Y23,净化焊缝,消除CO气孔倾向;同时生成YH2或YH3固氢,降低氢气孔的倾向。生成的Y2O3和YH2大量存在并溶解于焊缝中。

  3结论四种活性剂对于消减钛合金焊接气孔都是有效的,消减效果从好到差依次为:NaF!CaF2!YF3!MgF2.四种活性剂都能降低电弧中氢的分压,减少熔池中氢的来源。但是活性剂消除气孔主要是冶金作用生成HF的结果。

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