带活性剂镁合金焊丝制备及其自动TIG焊

摘要

本研究以开发新型带活性剂焊丝及其自动TIG焊焊接规范为目标,开展了活性剂的选择、焊丝的制备、活性剂在焊丝上的涂覆方法、常规焊丝和带活性剂焊丝的自动送丝TIG焊的焊接工艺及效果对比等工作,研究结果表明：
　　⑴采用蒸馏水替代有机溶液可以使得活性剂更容易充分溶解,免去了采用其他溶剂对活性剂的干燥程度和磨细程度的严格要求;将焊丝穿过活性剂水溶液,然后烘干,即可在焊丝表面析出紧密附着的活性剂粉状沉积;用蒸馏水作溶剂还可以获得更大的活性剂溶解度。通过裸丝断面形状的设计,增大了表面积,凹陷区域借助表面张力可吸附更多溶液而附着更多活性剂,在焊丝通过自动送丝机构时,可避免与送丝通道壁接触而刮掉活性剂。活性焊丝用于自动送丝 TIG焊的实际效果表明,焊缝表面质量、焊接熔深、焊接宏观缺陷和焊缝组织及拉伸力学性能等不受活性焊丝干燥程度的影响。
　　⑵采用AZ61焊丝和带复合活性剂的AZ61焊丝焊透性都随着焊接电流的增大逐步提高;但达到同等平滑美观的焊透效果时,活性焊丝所需焊接电流约小30A,以本课题的试验设备条件,焊透3mmAZ31板材,采用普通焊丝需要180A,而活性焊丝只需要150A。增加焊接电流有助于焊透并获得更稳定一致的力学性能。采用普通 AZ61焊丝,当焊接电流从135A增大到165A时,焊接接头抗拉强度由163.40MPa提高到225.53MPa,延伸率由4.3％提高到11.7％。采用活性焊丝时,当焊接电流从105A增大到135A时,抗拉强度由190MPa提高到250.38MPa,延伸率由5.5％提高到17.5％。均完全焊透时,采用普通焊丝的抗拉强度和延伸率分别为224.69MPa和13.9％,而采用活性焊丝时分别为242.07MPa和16.4％。对活性焊丝TIG焊的焊接接头的拉伸断口扫描结果表明,120A和135A时,断口有孔洞缺陷存在,150A和165A时断口主要由韧窝和撕裂棱构成,无明显缺陷。高的焊接电流有助于获得良好的焊缝铸态区域合金的冶金质量。采用活性焊丝后,焊接电弧发生了反常膨胀,这可能是活性剂中的卤素形成负离子时放热,并向电弧周围扩展引起的。采用活性焊丝的接头焊缝中未检测到活性剂元素,这可能与活性剂以活性焊丝的方式在焊接中应用有关。
　　⑶研究了KCl、NaCl、LiCl、CaCl2及 NaF等5种单一成分活性剂的活性焊丝TIG焊:采用LiCl、CaCl2活性焊丝的焊接熔深及深宽比都有一定的提高,NaF的焊缝截面基本没有变化,而NaCl、KCl的焊接熔深和深宽比都降低了。焊丝活性剂LiCl、CaCl2并不能细化焊缝区显微组织。与采用普通焊丝的焊接接头相比,采用CaCl2活性焊丝的焊缝区显微硬度显著提高、热影响区硬度明显降低;LiCl焊缝的各区硬度分布均匀,从焊接接头的断裂位置和抗拉强度来看,焊丝活性剂LiCl要优于CaCl2。采用LiCl、CaCl2作为活性剂的焊丝,均使得活性焊丝TIG焊的焊接电弧和焊接熔深同时加大。