[发明专利]一种电弧辅助活性钨极氩弧焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及活性焊接方法。

背景技术

活性焊接法是一种极具开发和应用价值的新型焊接技术，具有节能环保、高效高质和操作简便等突出特点，在世界范围内引起了人们高度重视。以往的活性焊接法是通过在待焊金属材料表面涂敷一层很薄的表面活性剂，从而引起焊接电弧收缩或者焊接熔池内液态金属流态改变，使得焊缝熔深显著增加，达到传统焊接方法的2倍以上，焊接效率提高，并节省电能。活性焊接法最早应用于钨极氩弧焊(TIG焊)，已经形成了A-TIG焊(Activating flux TIG Welding)的概念与工艺。但在实际应用中，针对不同的母材金属需要研发特殊的活性剂材料，且生产过程中增加了一道活性剂涂敷工序，通常采用手工刷涂的办法进行活性剂涂敷，影响了焊接工艺稳定性及焊接自动化。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的活性钨极氩弧焊方法。

本发明是一种电弧辅助活性钨极氩弧焊方法，即AA-TIG焊(Arc assistedActivating TIG Welding)。该方法首先采用小电流钨极电弧预熔化待焊焊道表面，并以活性气体氧气或者二氧化碳与氩气的混合气体作为保护气体，等熔池凝固后再按正常焊接规范进行钨极氩弧焊接。

在以往的不锈钢、碳钢等钢材的A-TIG焊接法研究中，发现氧等表面活性元素能够改变熔池表面张力温度系数，这是A-TIG焊时涂敷表面活性剂增加焊缝熔深的主要机理。在此研究发现的基础上，本发明通过改变活性元素的引入方式，提出了一种新型活性焊接法-AA-TIG焊，即电弧辅助活性钨极氩弧焊。相对于A-TIG焊，该方法由于不使用表面活性剂，不需要增加活性剂涂敷工序，可实现金自动化生产，所以更加环保，更加高效，而且具有工艺稳定性好，焊接质量高等优点。

小电流钨极电弧是指该电弧的电流小于100安培，并且低于AA-TIG焊中的正常规范钨极氩弧焊时的电流数值。通过采用活性气体氧气或者二氧化碳与氩气的混合气体作为小电流钨极弧的保护气体，预熔化待焊焊道表面，在焊道表面生成一薄层氧化层引入活性元素氧，从而代替表面活性剂。在随后的正常规范钨极氩弧焊接时，通过活性元素使焊接熔池表面张力温度系数由负变正，从而使熔池内部金属流动方向由向边缘流改变为向中心流，进而使焊缝熔深显著增加。

附图说明

图1、图2为采用不同活性混合气体时的单弧AA-TIG焊的焊缝横截面照片，其中图1采用的保护气体为氧气与氩气的混合气体，图2采用的保护气体为二氧化碳与氩气的混合气体，图3为采用与图1和图2相同焊接规范时的常规TIG焊的焊缝横截面照片；图4、图5、图6均为单弧AA-TIG焊时的焊缝形貌图，其中图4为焊缝正面形貌图，图5为焊缝背面形貌图，图6为焊缝横截面形貌图，图7为采用与图4、图5和图6相同焊接规范时的常规TIG焊的焊缝横截面形貌图；图8为双弧AA-TIG焊时的电弧形貌图，图9为双弧AA-TIG焊时的焊缝表面形貌图，其中焊接方向是由左至右；图10为双弧AA-TIG焊时的焊缝横截面形貌图，图11是与图8、图9和图10相同焊接规范时的常规TIG焊的焊缝横截面形貌图。

具体实施方式

以不锈钢304为例。焊接前先用丙酮擦拭工件表面以除去表面油污，然后用砂轮清理工件表面，直到露出金属光泽为止。焊接时，首先采用活性混合气体作为保护气体，以小电流钨极电弧预熔化待焊焊道表面。活性混合气体由氩气和活性气体氧气或者二氧化碳通过三通混合而成。然后采用TIG焊进行正常焊接。

实施例一：

不锈钢板材厚度为10mm，采用单弧焊接工艺进行AA-TIG焊，即焊接过程分为两道工序，第一道采用活性混合气体作为保护气体，以小电流钨极电弧预熔化待焊焊道表面，第二道工序进行TIG焊。保护气体分别为活性混合气体氧气+氩气和二氧化碳+氩气，其中氧气、二氧化碳和氩气的纯度为99.9％。小电流钨极电弧规范参数如表1所示，TIG焊的焊接规范如表2所示。

表1小电流钨极氩弧的规范参数

表2TIG焊的焊接规范参数