《活性焊接(課堂PPT).ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《活性焊接(課堂PPT).ppt（31頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、活性焊接技術(shù)活性焊接技術(shù)11.A-TIG焊的研究背景焊的研究背景常規(guī)常規(guī)TIGTIG可用來(lái)焊接金屬薄板可用來(lái)焊接金屬薄板,可形成高質(zhì)量、有良好背面成形可形成高質(zhì)量、有良好背面成形的焊道；用于焊接有色金屬、不的焊道；用于焊接有色金屬、不銹鋼、超高強(qiáng)度鋼等金屬。但是銹鋼、超高強(qiáng)度鋼等金屬。但是常規(guī)的常規(guī)的TIGTIG單道熔深淺單道熔深淺、成本高成本高、效率低效率低、從而限制了、從而限制了TIGTIG的應(yīng)用的應(yīng)用范圍。范圍。從從2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代開(kāi)始出現(xiàn)了年代開(kāi)始出現(xiàn)了活性化活性化TIG(A-TIG)TIG(A-TIG)；2020世紀(jì)世紀(jì)90 90 年代，活性劑在焊接碳錳鋼、低年代，活性劑

2、在焊接碳錳鋼、低合金鋼方面獲得巨大成功，并最合金鋼方面獲得巨大成功，并最終發(fā)展成終發(fā)展成 A-TIGA-TIG焊接技術(shù)焊接技術(shù)。2Actived flux weld A-TIG焊最早是由烏克蘭的Paton焊接研究所（Paton Electric Welding Institute）在60年代研制出來(lái)的。A-TIG焊接法是在焊前將母材表面涂覆上一層活性劑，在相同的焊接規(guī)范下，同常規(guī)TIG焊相比，可以大幅度地提高焊縫熔深，最大可達(dá)300%。除了TIG焊，活性焊接法在等離子弧焊（PAW）、電子束焊（EBW）、激光焊（LBW）中的應(yīng)用也有人進(jìn)行研究。PAW：TIG焊活性劑應(yīng)用于PAW焊中發(fā)現(xiàn)1）可以提

3、高小孔等離子弧焊的焊接速度，2）焊縫橫斷面的形貌。3）改善焊縫成。對(duì)于活性焊，所研究的被焊材料主要有不銹鋼、低碳鋼、碳鋼、鎳基合金、鈦合金、鋁合金、鎂合金。l 活性焊：活性焊定義：在施焊板材的表面涂上一層很薄的活性劑，引起焊接電弧收 縮或熔池流態(tài)發(fā)生變化，使熔深增加。活性焊原理：“電弧收縮”理論；“表面張力”變化；“陽(yáng)極斑點(diǎn)”機(jī)理；3傳統(tǒng)TIG焊接技術(shù)l l薄板焊接薄板焊接薄板焊接薄板焊接l l高質(zhì)量焊道高質(zhì)量焊道高質(zhì)量焊道高質(zhì)量焊道l l有色金屬有色金屬有色金屬有色金屬l l不銹鋼不銹鋼不銹鋼不銹鋼l l超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼l l熔深淺熔深淺熔深淺熔深淺l l成本高成本高

4、成本高成本高l l效率低效率低效率低效率低4TIGTIG(Tungsten Inert Gas)(Tungsten Inert Gas)PAWPAW(Plasma Arc Welding)(Plasma Arc Welding)A-TIGA-TIG(Activating flux TIG)(Activating flux TIG)5 TIG PAWWithout fluxWith flux6 EBW LBWWithout fluxWith flux7 焊接熔深大，生產(chǎn)率高 對(duì)施焊材料的微量元素波動(dòng)不敏感，焊接熔深穩(wěn)定 成本低，應(yīng)用領(lǐng)域廣，易實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化 焊接變形小“A-TIG”焊技術(shù)與常規(guī)T

5、IG焊比較有以下幾條突出優(yōu)點(diǎn)：8A-TIGA-TIGA-TIG提高熔深節(jié)約能源提高效率9對(duì)比 普通TIG熔深 A-TIG熔深102.A-TIG焊的發(fā)展現(xiàn)狀焊的發(fā)展現(xiàn)狀活性鎢極氬弧焊活性鎢極氬弧焊(A-TIG)(A-TIG)是以傳統(tǒng)的是以傳統(tǒng)的TIGTIG為基礎(chǔ)，在為基礎(chǔ)，在施焊工件表面涂敷一層很薄的施焊工件表面涂敷一層很薄的表面活性劑表面活性劑，通過(guò)活性，通過(guò)活性劑某些特殊作用，以增加焊接熔深。劑某些特殊作用，以增加焊接熔深。A-TIG焊接過(guò)程示意圖112.A-TIG焊的發(fā)展現(xiàn)狀焊的發(fā)展現(xiàn)狀A(yù)-TIG焊關(guān)鍵的因素在于活性劑成分的選配。目前常用的活性劑成分主要有氧化物、氯化物和氟化物；對(duì)不同的材

6、料，其適用的活性劑成分不同。12國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r近年來(lái)1993年90年代年代60年代年代60年代：前蘇聯(lián)發(fā)現(xiàn)一些鹵年代：前蘇聯(lián)發(fā)現(xiàn)一些鹵化物可以收縮電弧，增加熔化物可以收縮電弧，增加熔深深90年代：活性劑在焊接碳錳年代：活性劑在焊接碳錳鋼、低合金鋼方面取得巨大鋼、低合金鋼方面取得巨大成功，發(fā)展成成功，發(fā)展成A-TIG焊接技焊接技術(shù)術(shù)1993年，愛(ài)迪生焊接研究所年，愛(ài)迪生焊接研究所和海軍連接中心開(kāi)發(fā)焊接不和海軍連接中心開(kāi)發(fā)焊接不銹鋼等合金的活性劑銹鋼等合金的活性劑近年來(lái)日本研究出了氬弧焊近年來(lái)日本研究出了氬弧焊用活性劑，英國(guó)焊接研究所用活性劑，英國(guó)焊接研究所正對(duì)此類焊劑的作用機(jī)理進(jìn)正對(duì)此類焊劑的作用

7、機(jī)理進(jìn)行研究行研究13國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩rA-TIGA-TIG國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)研究狀況研究狀況研究狀況研究狀況BBE EC CDDAASiO2和和TiO2在在不銹鋼不銹鋼TIG中的中的作用和機(jī)理作用和機(jī)理鎂合金活性焊鎂合金活性焊接的研究接的研究氧含量對(duì)熔池氧含量對(duì)熔池流動(dòng)方式的數(shù)流動(dòng)方式的數(shù)值模擬值模擬活性劑對(duì)活性劑對(duì)0Cr18Ni9和和TC4鈦合金焊縫成型鈦合金焊縫成型的影響的影響對(duì)低碳鋼、不銹鋼、鋁合金對(duì)低碳鋼、不銹鋼、鋁合金等材料活性劑焊接的研究等材料活性劑焊接的研究14n nA-TIGA-TIG焊接技術(shù)自問(wèn)世以來(lái)，一直沿用以易揮發(fā)物焊接技術(shù)自問(wèn)世以來(lái)，一直沿用以易揮發(fā)物質(zhì)如丙酮為溶劑，用刷子刷

8、涂的方式進(jìn)行涂敷質(zhì)如丙酮為溶劑，用刷子刷涂的方式進(jìn)行涂敷活性劑涂覆技術(shù)15 根據(jù)分散劑的工作原理，對(duì)活性劑配方進(jìn)行了改良，即根據(jù)分散劑的工作原理，對(duì)活性劑配方進(jìn)行了改良，即選擇一種合適的分散，使活性劑在丙酮溶液中的分散性選擇一種合適的分散，使活性劑在丙酮溶液中的分散性得到改善。然后根據(jù)氣霧劑工作原理研制了氣霧劑罐和得到改善。然后根據(jù)氣霧劑工作原理研制了氣霧劑罐和自動(dòng)涂敷設(shè)備自動(dòng)涂敷設(shè)備16活性劑增加活性劑增加A-TIG熔深的機(jī)理熔深的機(jī)理n n自自從從2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代中期年代中期S.MGvervihcS.MGvervihc發(fā)表第一篇關(guān)于發(fā)表第一篇關(guān)于焊接鈦合金時(shí)使用活性劑的文章以來(lái)

9、，人們一直對(duì)焊接鈦合金時(shí)使用活性劑的文章以來(lái)，人們一直對(duì)活性劑增加焊縫熔深的機(jī)理進(jìn)行不懈的研究。目前，活性劑增加焊縫熔深的機(jī)理進(jìn)行不懈的研究。目前，已經(jīng)成為國(guó)際上已經(jīng)成為國(guó)際上A-TIGA-TIG焊領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。針對(duì)焊領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。針對(duì)活性劑增加鈦合金和不銹鋼焊接熔深機(jī)理的研究，活性劑增加鈦合金和不銹鋼焊接熔深機(jī)理的研究，人們先后提出了不少的理論，其中最具有代表性的人們先后提出了不少的理論，其中最具有代表性的焊接熔深增加機(jī)理的理論是焊接熔深增加機(jī)理的理論是“電弧收縮理論電弧收縮理論”及及“表面張力溫度梯度改變理論表面張力溫度梯度改變理論”。但究竟使哪種理論。但究竟使哪種理論是表面活

10、性劑增加焊接是表面活性劑增加焊接A-TIGA-TIG焊熔深的主要機(jī)理，國(guó)焊熔深的主要機(jī)理，國(guó)際上還沒(méi)有形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。際上還沒(méi)有形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。17活性劑增加活性劑增加A-TIG熔深的機(jī)理熔深的機(jī)理熔深增加機(jī)理熔深增加機(jī)理電電弧弧收收縮縮理理論論 表面表面張力張力溫度溫度梯度梯度改變改變理論理論 18A-TIG機(jī)理電弧收縮理論：表面張力梯度理論：19活性劑增加活性劑增加A-TIG熔深的機(jī)理熔深的機(jī)理n n針對(duì)在針對(duì)在A-TIGA-TIG焊時(shí)有明顯的焊時(shí)有明顯的電弧收縮現(xiàn)象，人們認(rèn)為電弧收縮現(xiàn)象，人們認(rèn)為“電弧收縮電弧收縮”對(duì)焊接熔深對(duì)焊接熔深的增加有很大的影響。的增加有很大的影響。這這個(gè)理論認(rèn)

11、為個(gè)理論認(rèn)為：當(dāng)活性劑作：當(dāng)活性劑作用于焊接電弧時(shí)，電弧會(huì)用于焊接電弧時(shí)，電弧會(huì)發(fā)生明顯的收縮，致使導(dǎo)發(fā)生明顯的收縮，致使導(dǎo)電面積較小，電流密度增電面積較小，電流密度增加，從而使得電弧增大，加，從而使得電弧增大，最終導(dǎo)致焊接熔深增加最終導(dǎo)致焊接熔深增加。20活性劑增加活性劑增加A-TIG熔深的機(jī)理熔深的機(jī)理n n活性劑在電弧的高溫作用下蒸發(fā)后以原子態(tài)包圍在電弧活性劑在電弧的高溫作用下蒸發(fā)后以原子態(tài)包圍在電弧的周邊區(qū)域，在電弧的周邊區(qū)域，溫度較低，活性劑原子的周邊區(qū)域，在電弧的周邊區(qū)域，溫度較低，活性劑原子運(yùn)動(dòng)較慢，蒸發(fā)的活性劑原子捕捉該區(qū)域中的電子形成負(fù)運(yùn)動(dòng)較慢，蒸發(fā)的活性劑原子捕捉該區(qū)域中的

12、電子形成負(fù)離子并散失到周圍的空間，從而導(dǎo)致該區(qū)域作為導(dǎo)電物質(zhì)離子并散失到周圍的空間，從而導(dǎo)致該區(qū)域作為導(dǎo)電物質(zhì)的電子減少，使得電弧收縮的電子減少，使得電弧收縮;n n活性劑多為多原子分子，在電弧的高溫作用下發(fā)生熱解活性劑多為多原子分子，在電弧的高溫作用下發(fā)生熱解離，而熱解離是吸熱反應(yīng)，根據(jù)電壓最小原理，使得電弧離，而熱解離是吸熱反應(yīng)，根據(jù)電壓最小原理，使得電弧收縮收縮;n n與金屬相比，活性劑導(dǎo)電率很低，熔沸點(diǎn)很高，只有電與金屬相比，活性劑導(dǎo)電率很低，熔沸點(diǎn)很高，只有電弧中心的高溫區(qū)才有金屬的蒸發(fā)，形成陽(yáng)極斑點(diǎn)。也就是弧中心的高溫區(qū)才有金屬的蒸發(fā)，形成陽(yáng)極斑點(diǎn)。也就是說(shuō)，由于表面活性劑的存在，

13、減小了陽(yáng)極斑點(diǎn)區(qū)的面積，說(shuō)，由于表面活性劑的存在，減小了陽(yáng)極斑點(diǎn)區(qū)的面積，從而使得焊接電弧收縮。從而使得焊接電弧收縮。21n n下圖給出了用下圖給出了用A-TIGA-TIG焊和焊和TIGTIG焊焊接鋼時(shí)的焊焊接鋼時(shí)的陽(yáng)極斑點(diǎn)的電陽(yáng)極斑點(diǎn)的電流密度分布流密度分布圖，從圖中看出圖，從圖中看出A-TIGA-TIG焊的陽(yáng)極斑點(diǎn)的直徑焊的陽(yáng)極斑點(diǎn)的直徑是最小的，處于是最小的，處于0-1.5mm0-1.5mm之間，陽(yáng)極斑點(diǎn)電路密度相應(yīng)之間，陽(yáng)極斑點(diǎn)電路密度相應(yīng)提高了提高了1.5-21.5-2倍。這樣可以得知，電弧收縮是由于電弧倍。這樣可以得知，電弧收縮是由于電弧根部陽(yáng)極的電流密度增加了，而且陽(yáng)極斑點(diǎn)的直徑

14、變小根部陽(yáng)極的電流密度增加了，而且陽(yáng)極斑點(diǎn)的直徑變小了，因此與傳統(tǒng)了，因此與傳統(tǒng)TIGTIG焊相比，在同一焊接規(guī)范下進(jìn)行焊焊相比，在同一焊接規(guī)范下進(jìn)行焊接時(shí)焊縫的熔深明顯增加。接時(shí)焊縫的熔深明顯增加。22活性劑增加活性劑增加A-TIG熔深的機(jī)理熔深的機(jī)理熔深增加機(jī)理熔深增加機(jī)理電電弧弧收收縮縮理理論論 表面表面張力張力溫度溫度梯度梯度改變改變理論理論 23活性劑增加活性劑增加A-TIG熔深的機(jī)理熔深的機(jī)理n n熔池液體金屬的流動(dòng)方式對(duì)形成熔池有著重要的影響，熔池液體金屬的流動(dòng)方式對(duì)形成熔池有著重要的影響，而熔池金屬流動(dòng)方式主要由表面張力溫度梯度決定。表而熔池金屬流動(dòng)方式主要由表面張力溫度梯度決

15、定。表面張力溫度梯度是由液體表面溫度梯度的存在而決定的。面張力溫度梯度是由液體表面溫度梯度的存在而決定的。以此為依據(jù)形成以此為依據(jù)形成表面張力溫度梯度改變理論表面張力溫度梯度改變理論。n n該理論認(rèn)為該理論認(rèn)為:熔池內(nèi)金屬流動(dòng)的狀態(tài)對(duì)形成的熔深起到熔池內(nèi)金屬流動(dòng)的狀態(tài)對(duì)形成的熔深起到相當(dāng)大的作用。表面張力驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)的基礎(chǔ)是熔池表相當(dāng)大的作用。表面張力驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)的基礎(chǔ)是熔池表面熔融的金屬?gòu)谋砻鎻埩π〉膮^(qū)域流向表面張力大的區(qū)面熔融的金屬?gòu)谋砻鎻埩π〉膮^(qū)域流向表面張力大的區(qū)域，并且熔融金屬?gòu)娜鄢氐撞肯蛏狭鲃?dòng)以保持穩(wěn)定。域，并且熔融金屬?gòu)娜鄢氐撞肯蛏狭鲃?dòng)以保持穩(wěn)定。24n n一般的純金屬和許多合金

16、在無(wú)活性劑焊接熔化時(shí)，表一般的純金屬和許多合金在無(wú)活性劑焊接熔化時(shí)，表面張力隨溫度的增加而減小，表面張力梯度為負(fù)面張力隨溫度的增加而減小，表面張力梯度為負(fù)(是溫是溫度的負(fù)函數(shù)度的負(fù)函數(shù))，即，即do/dT0do/dT0do/dT0。在。在正的溫度梯度作用下，使得熔池內(nèi)的金屬形成從熔池正的溫度梯度作用下，使得熔池內(nèi)的金屬形成從熔池周邊向熔池中心的表面張力流，改變了熔池金屬的流周邊向熔池中心的表面張力流，改變了熔池金屬的流動(dòng)方向，使熔池中心的電弧熱量通過(guò)液體金屬的流動(dòng)動(dòng)方向，使熔池中心的電弧熱量通過(guò)液體金屬的流動(dòng)直接傳向熔池的底部，對(duì)熔池底部的加熱效率提高，直接傳向熔池的底部，對(duì)熔池底部的加熱效率

17、提高，這種液體流動(dòng)模式可有效地使熱量傳遞至熔池底部，這種液體流動(dòng)模式可有效地使熱量傳遞至熔池底部，主要是垂直方向傳輸熱量，從而形成窄而深的熔池，主要是垂直方向傳輸熱量，從而形成窄而深的熔池，液體的流動(dòng)如圖液體的流動(dòng)如圖(b)(b)所示。所示。26273.活性焊的發(fā)展趨勢(shì)活性焊的發(fā)展趨勢(shì)隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)活性劑增加焊接熔深的機(jī)理和工藝隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)活性劑增加焊接熔深的機(jī)理和工藝研究的逐漸成熟，活性劑在其他焊接方法中的應(yīng)用逐研究的逐漸成熟，活性劑在其他焊接方法中的應(yīng)用逐漸得到人們的關(guān)注，己經(jīng)形成漸得到人們的關(guān)注，己經(jīng)形成活性電子束焊活性電子束焊、活性激活性激光焊光焊等新的焊接方法。等新的焊接方法。熔池的物

18、理化學(xué)現(xiàn)象十分復(fù)雜，關(guān)于熔深增加機(jī)熔池的物理化學(xué)現(xiàn)象十分復(fù)雜，關(guān)于熔深增加機(jī)理的研究有時(shí)得出了不同的結(jié)論理的研究有時(shí)得出了不同的結(jié)論,機(jī)理的研究還有待機(jī)理的研究還有待進(jìn)一步完善和成熟進(jìn)一步完善和成熟?；钚院附蛹夹g(shù)還需要從活性焊接技術(shù)還需要從焊接的前處理工藝焊接的前處理工藝、焊接焊接規(guī)范規(guī)范、焊后的熱處理焊后的熱處理以及以及焊接接頭的性能焊接接頭的性能等方面與等方面與常規(guī)常規(guī)TIGTIG焊接進(jìn)行詳盡的對(duì)比，得到常用不同材料焊接進(jìn)行詳盡的對(duì)比，得到常用不同材料A-A-TIGTIG焊接的穩(wěn)定的工藝參數(shù)，并在實(shí)際工程應(yīng)用方面焊接的穩(wěn)定的工藝參數(shù)，并在實(shí)際工程應(yīng)用方面進(jìn)行進(jìn)一步系統(tǒng)研究。進(jìn)行進(jìn)一步系統(tǒng)研

19、究。28是否可以考慮是否可以考慮激光、電弧、激光、電弧、活性劑三者互活性劑三者互相作用對(duì)熔深相作用對(duì)熔深的影響？的影響？對(duì)對(duì)A-TIG的的機(jī)理進(jìn)行進(jìn)機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步的探討一步的探討A-TIG發(fā)展前景展望機(jī)理機(jī)理復(fù)合復(fù)合活性劑活性劑研究新型的研究新型的活性劑，或活性劑，或者是各種活者是各種活性劑新型的性劑新型的組合組合29思考題:1.活性焊接原理及工藝優(yōu)點(diǎn)?30DLUT INSTITURTE OF DLUT INSTITURTE OF DLUT INSTITURTE OF DLUT INSTITURTE OF WELDING TECHNOLOGYWELDING TECHNOLOGYWELDING TECHNOLOGYWELDING TECHNOLOGYMay 13,May 13,May 13,May 13,200820082008200831