论文部分内容阅读
近年来,高效节能的新型焊接方法成为国际焊接领域研究的热门课题之一。目前对活性焊接方法的研究表明,对于碳钢、不锈钢等钢材而言,活性元素氧可改变钢材熔池表面张力温度系数,从而使熔深增加。通过改变活性元素的引入方式,本文提出一种新的活性焊接法--激光辅助活性TIG焊,即LA-TIG焊(Laser assisted Activating TIG Welding)。该方法采用辅助激光在焊件表面制造一道很薄的氧化层取代活性剂的涂敷,然后进行TIG焊,同样可使焊缝熔深显著增加。以SUS304奥氏体不锈钢(0Cr18Ni9)和Q235低碳钢作为对象,研究了主要工艺参数对激光辅助活性TIG焊焊缝熔深和熔宽的影响,并对不锈钢熔深增加机理进行了分析。通过金相组织观察分析了氧化层对LA-TIG焊缝显微组织的影响,并通过力学性能等测试分析了LA-TIG焊缝的低温冲击韧性、抗腐蚀性能和硬度的变化。通过对焊缝进行化学成分分析,对比研究了传统TIG焊与LA-TIG焊缝化学成分的变化,从而进一步说明氧化层对LA-TIG焊焊缝性能的影响。试验结果表明,LA-TIG焊缝各项性能和化学成分与传统TIG焊很接近,可见,氧化层对焊缝组织和性能的影响不大。在熔深增加机理方面,首先通过对电弧形态和焊接电压的分析,研究了电弧收缩对熔深增加的影响,其次,通过XPS测试研究了氧化层中的氧化物对表面张力的影响机理,并通过SEM和EDS分析研究了氧在焊缝熔池中的含量分布情况。通过计算氧化层中的含氧量,确定了氧含量与焊缝熔深的关系。结果表明,电弧收缩不是熔深增加的主要原因,氧作为活性元素可改变钢材熔池表面张力温度系数是焊缝熔深增加的主要机理。同时,氧在焊缝中的含量较低,主要存在于焊缝表面,进一步说明,氧化层对焊缝性能的影响很小。LA-TIG焊所使用的活性剂中氧是以化合物的形式存在,氧对熔深的作用会受到其它元素的干扰。由于在LA-TIG焊接方法中只使用了活性元素氧,所以可以更好的研究氧对熔深的影响。并且这种焊接方法也可以应用于自动化生产中,提高焊接生产效率,对于推动活性焊接方法的应用具有重要意义。