双钨极氩弧焊工艺及焊缝成形机理分析

针对3 mm和4 mm厚度低碳钢板,对双钨极氩弧焊的焊接工艺进行了研究。与常规钨极氩弧焊的对比分析表明,由于双钨极氩弧焊降低了电弧压力,提高了焊丝的熔敷率,因而在大电流高速度焊接时,极大地减少了凹坑、咬边等缺陷,实现了良好的焊缝成形,从而改善了常规钨极氩弧焊不适合大电流高速度焊接的不足,拓宽了钨极氩弧焊的使用范围,提高了焊接生产率。此外,在焊接试验的基础上,进一步对双钨极氩弧焊降低电弧压力、减少焊接缺陷的机理进行了分析。

双钨极氩弧焊耦合电弧压力分析

双钨极氩弧焊(twin-electrode TIG,T-TIG)的耦合电弧是由设置在同一个焊枪中的两个相互绝缘的钨极各自产生的电弧耦合而成的。这个耦合电弧在物理特性上不同于传统单钨极TIG电弧。以试验为基础,分析了耦合电弧的电弧压力特性,并对比单钨极电弧就焊接电流、电弧弧长、钨极间距和钨极形状对耦合电弧压力分布的影响进行了研究。

工业纯钛TA2双钨极氩弧焊焊接接头腐蚀性能研究

钛及钛合金凭借其比强度高、密度小和良好的耐腐蚀性能,广泛应用于汽车、生物医疗、航空航天、石油化工、海洋工程等领域。双钨极氩弧焊相比较传统的钨极氩弧焊可以抑制焊接缺陷,提高焊接速度。本文研究了工业纯钛TA2双钨极氩弧焊焊接接头的耐腐蚀性能,研究表明,双钨极氩弧焊焊缝中心细小的枝晶几乎占据了整个焊缝界面的50%,靠近焊缝的热影响区为均匀分布的等轴晶,双钨极氩弧焊提高了工业纯钛的耐腐蚀性能,扩大了其在恶劣环境下的使用范围。

双钨极氩弧焊焊缝成形的数值模拟

采用数值模拟方法对双钨极氩弧焊的焊缝成形规律进行研究。考虑到两个电弧的相互吸引作用导致电弧偏转,仿真时采用倾斜热源模型。对比分析了单、双钨极氩弧焊的焊缝成形特点,研究了双钨极氩弧焊焊接过程中钨极间距、电流大小和匹配形式对熔池形状的影响。结果表明,相对于单钨极氩弧焊,双钨极氩弧焊的熔宽窄,熔深略小;随着钨极间距的增加,熔宽增加,熔深减小;随着电流的增大,熔深和熔宽都有一定程度的增加;两钨极上焊接电流的不同匹配形式会对焊缝成形产生影响。

电弧超声激励共熔池双钨极氩弧焊接方法

提出了一种附加电弧超声激励共熔池的双钨极氩弧焊接新方法.使用附加超声电弧和主电弧完成焊接过程,附加超声电弧向焊接熔池注入超声波激励,主电弧作为主要的焊接热源,以实现改善焊缝金属性能及其焊接效率的功能.同时,以304钢为例,采用所提出的焊接方法进行试验.结果表明,所提出的焊接方法可以提高焊接过程的稳定性和焊接效率,有效细化焊缝金属组织并提高焊缝金属的拉伸性能.

纯钛TA2薄板双钨极氩弧焊焊接工艺

针对1.24mm厚纯钛TA2薄板进行双钨极氩弧焊堆焊,研究焊枪倾斜角度和电极间距对电弧耦合、焊缝成形的影响,利用高速摄影和电信号采集系统分别对电弧形态、电流和电压波形进行分析,揭示纯钛TA2薄板高速焊焊接缺陷形成和抑制机理.结果表明,电极间距在11~15mm,电弧干扰小,焊缝成形良好;两个焊枪呈大致对称倾斜分布,液态金属后向流动被抑制,无明显咬边现象,焊缝成形良好.采用合理的工艺参数进行TA2薄板双钨极氩弧对接焊,焊接速度可达3m/min,接头抗拉强度为434MPa,断后伸长率为31.4%,拉伸试样断裂于母材.

双钨极氩弧焊焊接熔池流场及热场模拟

使用有限体积法数值模拟软件Fluent对双钨极氩弧焊焊接熔池流场、热场进行研究。根据双钨极氩弧焊焊接过程中的电流密度分布情况及其焊接电弧形态成近似等边三角形的特点,推导出了适用于此焊接方法的移动高斯半椭球体热源参数,并加载了相应的表面张力、浮力、电弧压力、电磁力。模拟对比了单双钨极焊过程中焊接熔池的温度场和流场。分析表明,总电流和焊接速度相同时,双钨极与单钨极氩弧焊相比,温度梯度增大,热影响区减小。双钨极焊接时熔池底部出现向前滚动的涡流,与单钨极焊时的熔池流场有显著区别。

14Cr9Mo1.5Co1.2VNbNB双钨极氩弧焊堆焊接头成分和性能

对某超超临界汽轮机转子用14Cr9Mo1.5Co1.2VNb NB(FB2)钢进行双钨极氩弧焊(D-TIG),采用化学分析及硬度检测的方式分别测量不同厚度的化学成分和硬度,分析其变化规律;使用光学显微镜(OM)观察和分析堆焊接头的组织,并进行堆焊接头无损检测及力学性能测试。结果表明:在不同堆焊方案下,随着堆焊层厚度增加,堆焊层熔敷金属化学成分逐渐接近焊丝的化学成分,热影响区(HAZ)硬度较高,当达到堆焊层后硬度逐渐均匀;金相图片显示焊缝均无裂纹。堆焊接头无损检测和各项力学性能满足机组性能要求。

单电源交流双钨极氩弧焊接铝合金工艺机理分析

以6061铝合金为研究对象,进行单电源交流双钨极氩弧焊接工艺试验.采用金相显微镜、CCD摄像头、电流检测系统对焊接接头的组织、电弧形态以及电流变化过程进行观察与检测分析.结果表明,大电流下双钨极可获得均匀美观的铝合金焊缝成形,但钨极串行优于钨极并行.电弧电流检测显示焊接过程中流经两个TIG焊枪的电流大小呈现非均匀分配形式,单电源单钨极电流密度沿着焊接方向呈现单峰分布而双钨极非单峰分布.在电弧作用区域双钨极耦合电弧的电流密度值要小于单钨极.另外双钨极能扩展耦合电弧的弧根,增加熔池受热面积,在保证焊缝成形的同时提高焊接效率.

核电用不锈钢双钨极氩弧焊接头组织与性能

针对核电站乏燃料不锈钢水池6 mm厚的304L不锈钢板材,采用高效双钨极氩弧焊工艺焊接试板,对双钨极氩弧焊接头进行拉伸性能、冲击性能、弯曲性能、硬度、金相组织、铁素体含量、抗晶间腐蚀性能及粗晶区晶粒度评级等试验研究.结果表明,采用双钨极氩弧焊焊接核级304L不锈钢材料,焊接接头综合性能良好;双热源的工艺虽然增加了热量,但金相组织仍为奥氏体和少量铁素体的典型形貌,铁素体含量在5%~12%范围内,同时焊接接头粗晶区未发现明显的粗化现象,具备一定的抗热裂性能且保持了良好的塑韧性;晶间腐蚀试验未发现接头有敏化现象,表明该焊接接头耐腐蚀性能优良.综上试验说明核电站不锈钢水池双钨极氩弧焊接头综合性能可靠.

双钨极氩弧焊的电弧行为研究

从双钨极氩弧焊的焊接需求和应用背景出发,讨论双钨极氩弧焊相比于其他焊接技术具有的突出优点,对其压力特性和耦合特性进行了研究。从钨极间距、电流大小以及钨极角度等方面对双钨极氩弧焊的电弧行为进行了研究。最后分析电弧流场与温度场的演变。

全自动双钨极氩弧焊在反应堆压力容器冷却剂泵泵壳内壁堆焊中的应用

泵壳内腔结构复杂、空间狭小,采用全自动双钨极氩弧焊方法进行泵壳复杂内腔曲面的堆焊,实现了泵壳内壁全自动堆焊,提高了泵壳内壁堆焊的质量和效率,大幅降低了操作人员的劳动强度。

关于双钨极氩弧焊耦合电弧压力分析

双钨极氩弧焊作为高品质焊接技术,已被广泛应用于焊接领域。对该技术进行深入研究,对促进技术创新具有重要意义。基于此,从双钨极氩弧焊技术概述入手,采用理论与试验相结合的方法,对双钨极氩弧焊耦合电弧压力进行简要分析,明确耦合电弧压力分布情况,最终掌握耦合电弧压力特征。

核电蒸汽发生器管板镍基合金双热丝钨极氩弧焊堆焊技术

介绍了蒸汽发生器管板镍基合金堆焊新工艺──双热丝钨极氩弧焊,从热丝钨极氩弧焊的基本原理、堆焊材料的选择和堆焊工艺参数等方面作了基本论述。就双热丝钨极氩弧堆焊的使用,简述了堆焊工艺试验、工艺评定、预评定和产品应用的过程,说明镍基合金双热丝钨极氩弧焊在蒸发器管板上堆焊应用是成功的。

共熔池双TIG焊电弧稳定性研究

分析了共熔池双TIG焊的特点,通过试验,对由各种不同形态的电流组合构成的双弧系统的电弧稳定性进行了研究,探讨了共熔池双TIG焊过程的电弧系统稳定性控制方法。结果表明:通过控制焊接电流的形态及焊接电流值之间的绝对差值,采用双直流电弧、双脉冲电弧或直流与脉冲的混合电流形式都能得到稳定的双弧系统。但在采用较大的双脉冲电流的条件下,脉冲电流之间需存在交错延时,才能保证双弧的稳定性。

TA2薄壁钛管双TIG焊温度场和残余应力分布对接头组织性能的影响

针对纯钛TA2薄壁管的钨极氩弧焊(TIG)高速焊接时出现的咬边、驼峰等成形缺陷,以及焊接效率低等问题,提出采用双TIG焊接工艺,可有效提高焊接速度,改善焊缝成形的解决措施。同时采用ABAQUS对两种焊接方法建立焊接热弹塑性有限元模型,对比分析焊接温度场和焊后残余应力分布,并进一步对焊接TA2薄壁钛管进行显微组织分析及力学性能测试。试验结果表明:模拟所得的两种接头的焊缝轮廓尺寸与实际接头相近,双TIG焊接时焊缝中心温度低于TIG焊接,且双TIG焊缝附近Von Mises应力大于200 MPa的宽度小于TIG焊缝,焊后稳态时焊缝中心的Von Mises应力相近。双TIG焊缝中心及热影响区显微组织比TIG焊细小,两种接头的各项力学性能和耐海水腐蚀性能均满足相关标准要求。φ19 mm×0.7 mm的TA2钛管在获得良好焊缝成形的条件下,采用双TIG焊接工艺的焊接速度可达5 m/min。与TIG焊接工艺相比,生产效率大为提高,基本实现焊缝零缺陷。

钛及钛合金薄板的焊接

钛及钛合金的主要焊接方法是钨极氩弧焊、电子束焊、等离子弧焊和激光焊等高能束焊,且常作为特殊的焊接方法使用,由于设备投入大,不适合钛及钛合金大批量生产应用。改进钨极氩弧焊依然是研究的重点,分析认为双钨极氩弧焊用于钛及钛合金的薄板焊接,将改进钛及钛合金薄板焊接的研究现状,提高焊接效率并获得与高能束焊质量相近的焊接接头,在低成本、高效、高质量焊接方面具有重要的意义。