不锈钢TIG焊活性剂的研制及其对CO_2激光焊接等离子体的影响

【摘要】：高功率CO_2激光焊接过程中,位于工件上方的等离子体与入射激光束之间存在非常复杂的相互作用:对激光束的反射、散射、吸收以及负透镜效应等,严重影响焊接过程和焊接质量,因此对激光焊接等离子体的控制研究是十分必要的。目前认为A-TIG焊使熔深增加的机理是电弧收缩和表面张力共同作用的结果。对于A-TIG焊的电弧收缩现象,一般认为是电弧外部被蒸发的原子俘获电子而使得电弧等离子体收缩。而降低电子密度也正是激光焊接中控制等离子体的机理之一。 本论文针对不锈钢(OCr18Ni9Ti)研制A-TIG焊活性剂,选用SiO_2,Cr_2O_3,CaF_2,TiO_2,B_2O_3,等常见的氧化物和卤化物作为基础活性剂,利用配方均匀设计方法进行了不锈钢A-TIG活性剂配方的研制,使得试验次数大大减少。所得到的配方可使焊缝熔深达到传统TIG焊的2.5倍以上。 选用试验所得到的使熔深增加最大的活性剂进行激光焊接试验,利用三维同步高速摄影方法对两种不同焊接状态时(试件表面涂活性剂和不涂活性剂)的等离子体变化进行记录。在对焊道熔深,等离子体形状变化,等离子体面积变化进行分析后,发现在试件表面涂活性剂后,焊缝熔深增加。并且该状态下所记录的光致等离子体与不涂活性剂的等离子体相比,面积变小,面积变化程度变小,并且等离子体的变化也趋于平稳。这就说明,活性剂对激光焊接等离子体有一定的抑制作用。