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耦合电弧AA-TIG焊接法及焊枪研制

杨磊  
【摘要】:焊接技术自诞生以来,一直都在向优质、高效、自动化的方向发展。自90年代以后,随着工业生产的发展和市场竞争的日趋激烈,各方面对提高焊接效率的要求也变得更加强烈。 近些年,A-TIG焊由于普遍存在涂敷工序复杂、活性剂配方开发时间过长以及活性剂的引入量不易精确控制等缺点限制了它的广泛应用。电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊(Arc assisted Activating TIG Welding)是根据活性TIG焊提出的一种新型的活性焊接方法。为了进一步提高焊接生产效率,本文在此基础上首先对高于普通TIG焊接速度下的双枪耦合电弧AA-TIG焊进行实验研究。其主要过程是安装两把倾斜的焊枪,通过倾斜于板材的两个钨极来产生耦合电弧。在焊接方向上,采用一定配比的Ar+CO_2活性混合保护气的电弧在前,其焊接电流较小,命名为辅助电弧。采用普通TIG焊并通入氩气作为保护气体的电弧在后,其焊接电流较大,命名为主弧。焊接过程中两把焊枪同时施焊。为了实现焊接过程的更加稳定和进一步提高焊接生产率,本文在上述实验的基础上进一步研究了单枪耦合电弧AA-TIG焊。其包括两部分,其一是研制出单把耦合电弧AA-TIG焊枪。单枪内有两个独立的气路、电路和冷却线路,同时在结构上保证两钨极间距较小且能够产生耦合电弧,同时两钨极间距可调,从而实现了两电弧从耦合到分离的整个过程。其二是进行单枪耦合电弧AA-TIG焊实验研究。在单枪内装有两根钨极,通入一定配比的Ar+CO_2活性混合保护气体的电弧为辅助电弧,其电流也较小。通入大电流的钨极为主弧。在焊接方向上辅弧在前,主弧在后。两钨极垂直于焊接板材放置,在一定间距下两钨极尖端产生耦合电弧。在整个焊接过程中,辅弧通过焊接熔池与高温活性气氛接触在熔池表面产生一层很薄的氧化膜以取代活性剂的涂敷,同时进行主弧TIG焊。耦合电弧是在保证较小间距下两焊接电弧相互作用而产生的一种新的电弧形式。此种焊接方法可以获得高于普通TIG焊接速度下良好的焊缝表面成形和较大的焊缝熔深,是一种新型活性焊接法。 本文主要是进行耦合电弧AA-TIG焊接法研究和单把耦合电弧AATIG焊焊枪研制。试验材料选用SUS304不锈钢(0Cr18Ni9)作为母材,以CO_2+Ar作为辅助电弧的活性混合保护气体,研究了焊接电流、焊接速度、钨极间距、活性CO_2气体含量等主要工艺参数对耦合电弧AA-TIG焊焊缝成形的影响。 双枪耦合电弧AA-TIG焊接法研究显示,在焊接速度为800mm/ min时,相比较于单弧TIG焊和耦合电弧TIG焊,焊缝有较好的表面成形和较大的熔深。 焊枪研制结果显示,焊枪独立的气路和电路是通过陶瓷片进行分离。两钨极间距调节是通过自行设计的钨极夹头来实现。钨极间距理论设计最小间距达到了2毫米,最大间距到26毫米,能实现电弧从耦合到分离的整个过程。 单枪耦合电弧AA-TIG焊接法研究显示,在焊接速度为500mm/min时,耦合电弧TIG焊焊缝表面出现驼峰焊道,而耦合电弧AA-TIG焊焊缝表面成形良好,无明显咬边且焊缝熔深比耦合电弧TIG焊有了很大的提高。 耦合电弧AA-TIG焊接法在保证焊接质量的前提下,提高焊接生产效率,节约生产成本,是一种具有潜在开发价值的焊接方法。


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