辅助气流深熔tig焊接工艺研究(附件)【字数：16519】
摘 要 摘 要 TIG焊由于具备焊接过程平稳，焊缝质量良好等优秀的焊接方面的优势，而在目前的工业领域得到广泛的运用，但是TIG焊焊缝熔深浅，并不能够满足产品的生产精度要求。 本文针对TIG焊焊缝熔深浅的缺点，研究辅助气流对TIG焊焊缝熔深的影响，通过改变辅助气流量和焊接电流进行TIG焊接，并对焊缝的熔深进行测量对比分析。 研究结果表明增加辅助气流可以明显的加深焊缝熔深，焊接电流在220A以下，如果加入一个5L/min的辅助气流，焊缝熔深明显增加，平均增加20%，如果改变辅助气流量为10L/min，则增加量不明显，只能继续增加2%。而在焊接电流在220A以上时，加入一个5L/min的辅助气流，焊缝仍然平均增加20%，但是当辅助气流量为10L/min时，焊缝的增加量明显增加，能够继续增加至31%。因此，辅助气流深熔TIG焊接工艺是一种新型的焊接技术，有很好的应用前景，值得深入研究。关键词TIG焊、辅助气流、焊缝熔深
目 录
第一章 绪论 1
1.1 TIG焊接概述 1
1.1.1 高效TIG焊接技术的分类及特点 1
1.1.2 高效TIG焊的发展现状和工业上的应用 2
1.1.3 TIG焊接技术展望 5
1.2 辅助气流的概述 5
1.3 焊缝熔深的概述 5
1.4 本实验的研究意义，研究内容和思路 6
1.4.1 研究意义 6
1.4.2 研究内容 7
1.4.3 研究思路 7
第二章 实验材料设备及方法 8
2.1 实验材料 8
2.2 实验设备 8
2.2.1 WSM315焊机 8
2.2.3 钨极和钨极研磨机 10
2.2.4 焊接小车和焊接支架 11
2.2.5 金相式样预磨机 12
2.3 实验方法 13
2.4 本章小结 13
第三章 辅助气流深熔TIG焊接试验 14
3.1 TIG焊实验分析 14
3.2 辅助气流深熔TIG焊接试验分析 14
3.3 实验数据及数据分析 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.4 焊缝超景深分析 23
3.5 本章小结 25
第四章 结论 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 TIG焊接概述
TIG焊全名为惰性气体钨极保护焊，又称GTAW焊，是一种典型的热传导焊接方法。对于厚度很小的不锈钢，最常用的焊接方法就是TIG焊中的手工焊接和自动焊接方式。与此同时，对于较厚的断面根部焊道，也可以用TIG焊，它的焊缝一般采用的是堆焊。直流的焊接电弧是TIG焊的主要热源，在TIG焊的过程中，一般焊件作为焊接的正极，而钨极则为负极，TIG焊的焊接电流可以很大，可以达到300A,而它的工作电压则很小，只有1015V。惰性气体一般为氩气。TIG焊的焊缝质量很好，而且焊接过程稳定，所以在工业上有着广泛的应用[1]。但是，众所周知，TIG焊也有着一个非常明显的缺点，即焊缝熔深较浅，生产效率不高，主要原因是受限于传统TIG焊钨极的载流能力。如果强行提高焊接电流，则很有可能造成钨极严重烧损，甚至导致钨极熔化过渡到焊缝中去，从而出现夹钨现象，更严重时会导致焊枪烧毁漏水，甚至是酿成事故[2]。因此，TIG焊一般只是用在焊接薄壁构件，或者用于焊接厚大构件时的打底焊。
在现代的工艺研究中，提高TIG焊的焊接生产效率，一直都是焊接工作者们的追求目标，因此研究出了活性钨极氩弧焊接、热丝TIG焊接、窄间隙TIG焊接、TOPTIG焊接等高效TIG焊接方法[10]。
1.1.1 高效TIG焊接技术的分类及特点
（1）活性化TIG焊接（Activating?flux?TIG Welding）简称ATIG焊，活性化焊接是在母材的焊缝区涂上活性剂，再进行TIG焊接，从而可以大幅度的增加焊缝的熔深[3]。ATIG焊的特点是①减少焊接变形量；②可以消除各个炉次的钢板由于微量元素的差异而引起的焊缝熔深的差异；③提高了焊接效率。
（2）热丝TIG焊的原理是通过在导电嘴和焊件之间施加一个恒压的交流电源，这样的话焊丝在通过导电嘴送进熔池时会得到加热。焊丝要与钨极有一定的夹角一般为40°至60°且焊丝在钨极电弧的后面直接送入熔池金属之中。热丝TIG焊具有以下的优点①具有传统的TIG焊的所有优点；②提高了焊接的效率和熔敷率；③降低了焊接缺陷的产生概率；④减少了焊接变形的产生[4]。
（3）TOPTIG焊的产生原因是由于传统的TIG焊的焊枪存在着如下缺点①由于焊枪的端部的体积过大，导致了定位可靠性低；②因为存在着送丝装置，所以限制了焊接机器人的灵活性和可达性；③在焊接一个复杂的焊件是必须再增加一个转胎；④由于传统的TIG焊的焊接电弧热同时用于熔化焊件和焊丝，从而使得焊接速度得不到显著地提高，所以在解决这些问题的基础之上，SAF公司设计出了送丝嘴与焊枪一体化集成设计的TOPTIG焊枪。TOPTIG焊是直接利电弧弧柱区的辐射热和等离子区的高温来熔化所填充焊丝，能够有效的加快焊接速度,并且使得焊接过程不产生飞溅。
TOPTIG焊具有以下优点①具有较高的灵活性②操作方便③焊缝质量高④焊接速度快。正是由于TOPTIG焊具有传统TIG焊和MIG焊的高质量和较快的焊接速度的优点，所以在工业上得到了广泛的应用。
窄间隙TIG焊接简称NGTIG，就是指在焊件上开的坡口要比常规焊接所要开的坡口小。窄间隙TIG焊包含了传统TIG焊的优点，另外窄间隙TIG焊还存在着①坡口断面积小，可以减少填充材料，降低能源消耗，大量节省成本；②焊接时间减少，明显的提高焊接效率；③减少焊接引起的变形；④由于是小的热输入焊接，所以热输入量少，减小了焊缝的热影响区，使得焊缝组织细小，改善了焊接接头的韧性，降低了预热温度，从而使得焊缝的力学性能优良[5]。
1.1.2 高效TIG焊的发展现状和工业上的应用
（1）活性化TIG焊接
从上世纪 60年代中期，乌克兰巴顿焊接研究所发现活性剂可以使得TIG焊的焊缝熔深增加，各国焊接人士在活性剂增加焊接熔深的机理方面做了大量的研究工作。目前，活性TIG焊熔使焊缝熔深增加的主要原因是电弧收缩和表面张力变化[6]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 TIG焊接概述 1
1.1.1 高效TIG焊接技术的分类及特点 1
1.1.2 高效TIG焊的发展现状和工业上的应用 2
1.1.3 TIG焊接技术展望 5
1.2 辅助气流的概述 5
1.3 焊缝熔深的概述 5
1.4 本实验的研究意义，研究内容和思路 6
1.4.1 研究意义 6
1.4.2 研究内容 7
1.4.3 研究思路 7
第二章 实验材料设备及方法 8
2.1 实验材料 8
2.2 实验设备 8
2.2.1 WSM315焊机 8
2.2.3 钨极和钨极研磨机 10
2.2.4 焊接小车和焊接支架 11
2.2.5 金相式样预磨机 12
2.3 实验方法 13
2.4 本章小结 13
第三章 辅助气流深熔TIG焊接试验 14
3.1 TIG焊实验分析 14
3.2 辅助气流深熔TIG焊接试验分析 14
3.3 实验数据及数据分析 16 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
3.4 焊缝超景深分析 23
3.5 本章小结 25
第四章 结论 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 TIG焊接概述
TIG焊全名为惰性气体钨极保护焊，又称GTAW焊，是一种典型的热传导焊接方法。对于厚度很小的不锈钢，最常用的焊接方法就是TIG焊中的手工焊接和自动焊接方式。与此同时，对于较厚的断面根部焊道，也可以用TIG焊，它的焊缝一般采用的是堆焊。直流的焊接电弧是TIG焊的主要热源，在TIG焊的过程中，一般焊件作为焊接的正极，而钨极则为负极，TIG焊的焊接电流可以很大，可以达到300A,而它的工作电压则很小，只有1015V。惰性气体一般为氩气。TIG焊的焊缝质量很好，而且焊接过程稳定，所以在工业上有着广泛的应用[1]。但是，众所周知，TIG焊也有着一个非常明显的缺点，即焊缝熔深较浅，生产效率不高，主要原因是受限于传统TIG焊钨极的载流能力。如果强行提高焊接电流，则很有可能造成钨极严重烧损，甚至导致钨极熔化过渡到焊缝中去，从而出现夹钨现象，更严重时会导致焊枪烧毁漏水，甚至是酿成事故[2]。因此，TIG焊一般只是用在焊接薄壁构件，或者用于焊接厚大构件时的打底焊。
在现代的工艺研究中，提高TIG焊的焊接生产效率，一直都是焊接工作者们的追求目标，因此研究出了活性钨极氩弧焊接、热丝TIG焊接、窄间隙TIG焊接、TOPTIG焊接等高效TIG焊接方法[10]。
1.1.1 高效TIG焊接技术的分类及特点
（1）活性化TIG焊接（Activating?flux?TIG Welding）简称ATIG焊，活性化焊接是在母材的焊缝区涂上活性剂，再进行TIG焊接，从而可以大幅度的增加焊缝的熔深[3]。ATIG焊的特点是①减少焊接变形量；②可以消除各个炉次的钢板由于微量元素的差异而引起的焊缝熔深的差异；③提高了焊接效率。
（2）热丝TIG焊的原理是通过在导电嘴和焊件之间施加一个恒压的交流电源，这样的话焊丝在通过导电嘴送进熔池时会得到加热。焊丝要与钨极有一定的夹角一般为40°至60°且焊丝在钨极电弧的后面直接送入熔池金属之中。热丝TIG焊具有以下的优点①具有传统的TIG焊的所有优点；②提高了焊接的效率和熔敷率；③降低了焊接缺陷的产生概率；④减少了焊接变形的产生[4]。
（3）TOPTIG焊的产生原因是由于传统的TIG焊的焊枪存在着如下缺点①由于焊枪的端部的体积过大，导致了定位可靠性低；②因为存在着送丝装置，所以限制了焊接机器人的灵活性和可达性；③在焊接一个复杂的焊件是必须再增加一个转胎；④由于传统的TIG焊的焊接电弧热同时用于熔化焊件和焊丝，从而使得焊接速度得不到显著地提高，所以在解决这些问题的基础之上，SAF公司设计出了送丝嘴与焊枪一体化集成设计的TOPTIG焊枪。TOPTIG焊是直接利电弧弧柱区的辐射热和等离子区的高温来熔化所填充焊丝，能够有效的加快焊接速度,并且使得焊接过程不产生飞溅。
TOPTIG焊具有以下优点①具有较高的灵活性②操作方便③焊缝质量高④焊接速度快。正是由于TOPTIG焊具有传统TIG焊和MIG焊的高质量和较快的焊接速度的优点，所以在工业上得到了广泛的应用。
窄间隙TIG焊接简称NGTIG，就是指在焊件上开的坡口要比常规焊接所要开的坡口小。窄间隙TIG焊包含了传统TIG焊的优点，另外窄间隙TIG焊还存在着①坡口断面积小，可以减少填充材料，降低能源消耗，大量节省成本；②焊接时间减少，明显的提高焊接效率；③减少焊接引起的变形；④由于是小的热输入焊接，所以热输入量少，减小了焊缝的热影响区，使得焊缝组织细小，改善了焊接接头的韧性，降低了预热温度，从而使得焊缝的力学性能优良[5]。
1.1.2 高效TIG焊的发展现状和工业上的应用
（1）活性化TIG焊接
从上世纪 60年代中期，乌克兰巴顿焊接研究所发现活性剂可以使得TIG焊的焊缝熔深增加，各国焊接人士在活性剂增加焊接熔深的机理方面做了大量的研究工作。目前，活性TIG焊熔使焊缝熔深增加的主要原因是电弧收缩和表面张力变化[6]。
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