20碳钢A-TIG焊剂研制及单面焊双面成形工艺试验

显 ， 透 试 扳 时 间 的 长 短 ， 缝 的 成 形 是 否 好 熔 焊
表 面 上 ， 其 晾 干 后 ， 用 手 工 ＇ Ｇ焊 施 焊 。 待 采 ｒ ｉ 焊 接 参 数 如 表 ２所 示 。
表 ２
材 质 规格 电 压 电蕾
等情 况 ， 行 对 比 ， 根据 对 试 验 反 馈 的结 果 进 并 进 一 步 调 整 配 方 ， 焊 剂 调整 到最 佳 组 合 。 使 在 初 步 确 定 焊 剂 成 分 组 合后 ，选 择 了 ５种 有 代 表 性 的 焊剂 ， 行 熔 深 对 比试 验 。 进
区 电 弧 收 缩 ， 导 致 阳 极 压 降及 电 场 强 度 增 并
加 ， 弧 产 生 明显 收 缩 ， 而 使 焊 接 熔 深 增 电 从 大（ 图 １。 见 ）
科 研 单 位 哈 尔 滨 工 业 大 学 已 把 此 项 目列 为
黑 龙 江 省 留 学 回 国基 金 资 助 项 目 和 现 代 焊
２ Ｏ碳钢 Ａ ＴＧ焊剂研 制及单 面焊 —Ｉ 双 面 成 形 工 艺 试 验
吴 强 王 利 辉 王 玉 良
（ 船 国际工艺 研 究所 ） 广
摘
要 ： 文主要针 对 ２ 本 ０碳 钢 ， 行 Ａ— Ｉ 焊 剂 的研 制 ， 过 对 大 量 焊 剂 配 方 在 电 进 ＴＧ 通
弧 下观 察 熔 池表 面 积 与 体 积 的 变 化 情 况 来 选 出 熔 深 效 果 明 显 （ 一 次 焊 透 ８ ｍｍ） 能
３３ 熔 深 试 验 ．
工 艺 评 定 焊 接 参 数
蕾 焊 度 线能 量 长 接连 焊材 格 规 气 量 体蕾
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表 １
焊 接 方 法
在 Ａ Ｔ Ｇ 焊 剂 的研 制 过 程 中 ， 焊 接 电 —Ｉ 从
弧 下 可 以 观 察 到 熔 池 的 表 面 积 不 会 随 电 弧 作 用 时 间 的增 加 而 增 大 ， 熔 池 的体 积 却 不 但
断 地 增 加 ， 熔 池 的 表 面增 高 。 此 时 熔 池 形 使 状 呈 指 状 （ 图 ３ ， 是 由 于 在 高 电 流 密 度 见 ）这 所 带 来 的 很 大 的 电 磁 动 压 力 和 电 磁 收 缩 力 作 用 下 造 成 的 ， 池 液 形 金 属 由 中心 向 四 周 熔 流 动 ， 池 底 部 暴 露 在 电弧 下 被 其 进 一 步 加 熔 热 ， 而 使 熔 池 中心 深 度 明显 地 增 加 。 因
１ Ａ １ Ｇ 焊 熔 深 机 理 一’ Ｉ
对 于 Ａ－ Ｉ 焊 增 加 熔 深 的 机 理 普 遍 有 ＴＧ 两种观点 ： 弧收缩和熔池表 面张力学说 。 电 电弧 收 缩 学 说 认 为 Ａ Ｔ Ｇ焊 剂 中含 有 —Ｉ
２ ６
的 表 面 张 力 流 ， 弧 向熔 池底 部 的 传 热 效 率 电
的２ ０碳 钢 焊 剂 ， 进 行 焊 接 工 艺 评 定 试 验 及 单 面 焊 双 面 成 形 工 艺 试 验 ， 果 各 项 并 结
性 能 指 标 均 符 合 中 国船 级 社 《 料 与 焊 接 规 范 》 材 的规 定 。
关 键 词 ： － １ 活 性 焊 剂 Ａ １Ｇ 单面焊双面成形 工 艺 试 验
锁 闭 就 不 断 形 成 新 焊 缝 ， 种 过 程 不 断 重 复 这 便 形 成 了 Ａ— Ｉ Ｔ Ｇ焊 单 面焊 双 面成 形 的 焊缝 。
熔 池 情 况 下 ， 由 于 熔 池 中心 区 温 度 最 高 ， 液
态 金 属 便 形 成 从 熔 池 周 边 向熔 池 中 心 的 表 面 张 力 流 ，致 使 熔 池 底 部 的加 热 效 率 提 高 ， 从 而使 焊 接熔 深增 大 （ 图 ２ 。 见 ）
研制 。
表 面 张 力 学 说 认 为 ， 铁 、 、 这 样 的 像 镍 钴
材 料 ， 液 态 金 属 的 表 面 张 力 系 数 随 温 度 的 其 提 高 而 降 低 ， 接 熔 池 中 心 温 度 高 而 周 边 温 焊
度 低 ， 态 金 属 形 成 从 熔 池 中心 向 熔 池 周 边 液
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将 配 制 好 的 ５种 焊 剂 １ 一５ ，分 别 盛 撑 ＃ 人 ５个 有 标 记 的 小 容 器 中 ， １ ２的 比例 加 按 ： 入丙 酮 ， 搅拌 均匀 ， 毛 笔蘸取 适量 焊剂 ， 并 用 涂 敷 到 焊 件表 面 。厚 度 以能 覆 盖 住 焊 件 表 面 的 金 属 光 泽 为 宜 ， 度 ２ ｎ 宽 ０ ｌ ｎ为 宜 。在 焊 接 ／
图 ３ Ａ－ Ｇ 焊 指 状 熔 池 Ｔ１
试 验 过 程 ： 过 一 定 的 焊 接 电 流 、 长 通 弧 和 焊 接 速 度 ， 涂 敷 在 焊 件 （ ０钢 ， ＝ 对 ２ ８ ８ ｍｍ） 表 面 上 的 焊 剂 进 行 熔 深 对 比试 验 ， 选 出性 优
２ Ａ— Ｇ 焊 单 面 焊 双 面 成 形 机 理 Ｔｌ
当 电 弧 燃 烧 到 一 定 时候 ， 池底 部 形 成 熔 小 熔 孔 ， 生 小 孔 效 应 ， 时 在 表 面 张 力 作 产 此
用 下 ， 熔 金 属 向 熔 孔 后 方 流 动 ， 处 金 属 融 该
能 最 好 的 活性 焊 剂 组 合 。 在 打 磨 好 钢 板 后 ，采 用 Ｃ Ｏ、 ｉ Ｃ ２ ａ ＴＯ 、 ｒ ０ 等 氧 化 物 粉 末 ， 配 成 不 同组 合 成 份 的 焊 剂 。 搭 加 以 丙 酮 混 合 成 糊 状 物 ，涂 敷 在 焊 件 表 面 ｔ
点 熔 深 浅 ， 般 约 为 ２ ｉ ｌ一 ３ ｍｍ。因 此 在 一 ｎ ｎ ２ ０世 纪 ６ ０年代 ，乌 克 巴顿 焊 接 研 究 所 首 先
提 出 了 一 种 全 新 高 效 的 焊 接 方 法 — — 活 性
焊剂 氩 弧 焊 （ ｔ ｅ Ｆｕ Ｉ ）简 称 为 Ａ－ １ Ａｃｉ ｌｘ Ｔ Ｇ ， ｖ １Ｇ
响 区恶化的角度上来看 ， 是很有利 的。 ‘ 都 但 ｐ
小 要 求 电 弧 加 热 面 积 小 ， 功 率 要 大 ， 功 而 即
图 ２ 表 西 张 力 与 温 耍 关 系 图
（ ） 为 ＴＧ 焊 ， ） Ａ— Ｇ 焊 ａ Ｉ （为 ｂ
Ｔ 温 度 。一 表 面张力 系数 一 （ ｒ
自 由成 形 单 面 焊 双 面 成 形 最 大 厚 度
焊接材料 表 面 张 力 景 敦
（ 。 Ｎ， ） １０ ’ ｍ
一 次 成 形 量 太 厚 度
（ ｍｍ ）
钨 授 氲 孤 等 商予 ｌ 氲
等 膏 子 瓤
磺 锕 不 锈 钢
磺 锕
９０ ５ ｌ２０ ５
９ ０ ５
表 面 张 力 系 数 随 温 度 的 提 高 而 增 大 ， 焊 接 在
收 缩 力 的 相 互 作 用 下 保 持 平 衡 。 电弧 不 断 向 焊 接 方 向 移 动 ， 断 形 成 新 的 小 熔 孔 ， 件 不 焊 反 面 原 有 的 小 熔 孔 冷 却 时 ， 孔 在 电 弧 后 方 熔
低 ， 形 成 的 焊 缝 宽 而 浅 ； 液 态 金 属 处 于 所 当
氧 化 性 气 氛 中 或 液 态 金 属 中 含 有 活 性 剂 元
素 时 ， 态 金 属 表 面 张 力 系 数 值 降 低 ， 时 液 同
吴 强 ， ：０碳 钢 Ａ ＴＧ 焊 剂研 制及 单 面 焊 双 面成形 工 艺试 验 等 ２ －Ｉ
和宏 观 金 相 检 查 ， 测 焊 缝 的综 合 性 能 。 检
（ ）焊 缝 外 观 检 查 １ 焊 缝 表 面 成 型 均 匀 ， 度 光 滑 ， 裂 纹 、 瘤 过 无 焊 和 咬 边 。焊 缝 的余 高 为 １８ ｍｍ， 度 正 面 为 ． 宽
在 电弧高 温 的作用下 蒸发 ， 以原 子 形 态 包 围
在 电弧周边 区域 ， 由于 电 弧 周 边 区 域 温 度 较 低 ， 性 剂 蒸 发 原 子 捕 捉 该 区域 中 的 电 子 而 活 形 成 负 离 子 ， 散 失 到 周 围 空 间 ， 电 弧 中 并 使 的 电 子 数 减 少 ， 弧 导 电 性 减 弱 ， 致 阳 极 电 导
从 焊 缝 质 量 来 看 ， 缝 成 型 系 数 ￣ Ｂ Ｈ（ 焊 ＝ ／ Ｂ为
熔 宽 ， 为熔 深 ） 小 表 示 焊 缝 深 而 窄 ， 意 Ｈ 愈 这 味 着 既 保 证 焊 缝 的 充 分 焊 透 ， 使 焊 缝 宽 度 又
方 向 的无 效 加 热 区 和 热 影 响 区 的 范 围减 小 ， 从 提 高 焊 接 效 率 、 少 焊 接 变 形 和 减 少 热 影 减
ｌ － － ２ ５ ￣ ｌ ｌ Ｏ ￣
７
３ 焊 剂 研 制
３１ 研 制 碳 钢 焊 剂 主 要 的 不 利 因素 ．
（ ） 碳 钢 金 属 蒸 气 使 弧 柱 的 平 均 电 离 １
电 压 和 弧 柱 温 度 降 低 。使 阳极 斑 点 漂 动 加 剧 ， 弧收缩难度增大 。 电 （） 碳 钢 比不 锈 钢热 导 率 高 （ １ ， ２ ３： ） 熔 池 温 度 难 以聚 集 ， 增 加 熔 深 不 利 。 对 ３２ 研 制 方 案 ．
钨 极 氩 弧 焊 （ Ｉ 自 问 世 以 来 ， 其 优 Ｔ Ｇ） 以 良的 操 作 性 、 定 的 电 弧 和 几 乎 能 焊 接 所 有 稳 金 属 的 特 点 而 被 广 泛 地 使 用 。， Ｇ 焊 最 大 缺 Ｉ １ Ｉ