钛合金活性剂激光焊工艺研究

毕业设计（论文）题目：钛合金活性剂激光焊工艺研究
学院：航空制造工程学院
专业名称：焊接技术与工程
班级学号： 10034111
学生姓名：尹丛志
指导教师：王杰
二O一四年六月
毕业设计（论文）任务书
I、毕业设计(论文)题目：
钛合金活性剂激光焊工艺研究
II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：
设计要求：
1.设计钛合金活性剂激光焊实验方案；
2.按照方案完成钛合金活性剂激光焊实验；
3.完成实验数据的分析、处理、并得出结论。

I I I、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：
1. 检索文献，翻译外文资料一篇，完成开题报告2014.3.10～2014.3.28
2. 根据设计钛合金活性剂激光焊实验方案2014.
3.29～201
4.4.5
3. 按照方案完成钛合金活性剂激光焊实验201
4.4.6～2014.4.14
4. 完成实验数据的分析、处理、并得出结论2014.4.15～2014.6.2
5. 完成实验数据的分析、处理2014.
6.3～2014.6.18
Ⅳ、主要参考资料：
[1] 周金亮.铝合金活性剂激光焊工艺研究[D].济南：山东大学.2012.
[2] 陈辉.激光焊接关键技术的研究[D].济南：山东大学.2012.
[3] 刘凤尧,林三宝,杨春利,吴林.活性化TIG焊中活性剂和焊接参数对焊缝深宽比的影响[J].焊
接学报,2002, 23(2): 5-8.
[4] 黄勇.铝合金A-TIG焊活性剂研制及熔深增加机理研究[D].兰州：兰州理工大学,2003.6.
[5] Pascal P,Jacques S. Effect of activating fluxes on the penetration capability of the TIG welding arc:
Study of fluid-flow phenomena in weld pools and the energy concentration in the anode spot of A-TIG arc plasma[J]. Materials Science Forum,2003,426-432.
航空制造工程学院（系）焊接技术与工程专业100342 班
学生（签名）：
日期：自2014 年 3 月10 日至2014 年 6 月18 日
指导教师（签名）：
助理指导教师(并指出所负责的部分)：
焊接工程系（室）主任（签名）：
学士学位论文原创性声明
本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权南昌航空大学科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

作者签名：日期：
导师签名：日期：
钛合金活性剂激光焊工艺研究
学生姓名：尹丛志班级：10034111
指导老师：王杰
摘要：活性剂最开始被用于钨极氩弧焊接技术中，称为A-TIG，后来逐渐应用在了激光焊接、等离子焊接、埋弧焊接等其它焊接方法中。

由于活性剂可以降低电子密度，可以通过活性剂吸收激光焊产生的等离子体中的电子来降低等离子体的密度，从而达到增加熔深的目的。

采用数控YLS6000光纤激光焊接系统对TC4钛合金进行了活性剂激光焊的试验研究。

采用控制变量的试验方法，使活性剂的添加作为单一变量，其余焊接功率为800W、离焦量为+7mm、焊接速度为0.015m/s、保护气体流量等参数控制不变，分两组进行对比试验。

通过对比试验研究了活性剂对焊缝熔深的影响，并对焊缝外观、缺陷、显微组织进行了观察与分析。

试验结果表明：在激光功率800w，焊接速度0.015m/s,离焦量+7mm，保护气氩气保护，焊缝正面保护气体的压力为4.2MPa，焊缝背面保护气体流量为10L/min的工艺参数下，活性剂的涂覆使得激光焊接TC4钛合金的熔深明显增加，熔宽明显变窄，这与预期相一致；在与上述相同参数下，观察到焊前涂有活性剂的焊缝表面保护效果更好，弧坑面积更小但不如未涂有活性剂的表面平整；而且活性剂的添加使得焊缝及热影响区组织更加细小。

关键词：活性剂激光焊 TC4钛合金熔深
指导老师签名：
Laser welding of titanium active agents
Student name:Congzhi Yin Class:10034111
Supervisor:Jie Wang
Abstract:The most active agents began to be used for TIG welding technique, called A-TIG, then gradually applied in laser welding, plasma welding, submerged arc welding and other welding methods. Since the active agents may decrease the electron density, the plasma can absorb laser light generated in the welding by an active agent to reduce the electron density of the plasma, so as to achieve the purpose of increasing penetration.
Using CNC YLS6000 fiber laser welding system for experimental research TC4 titanium alloy laser welding of the active agent . The test method of the control variable , so the active agent is added as a single variable , the other welding power 800W, the defocus amount of -3, the welding speed is 0.02m / s, shielding gas flow rate control parameters constant, divided into two groups comparison test . By comparing the experimental study of the effects of the active agent of weld penetration , and weld appearance , defects , microstructure was observed and analyzed.
The results showed that: the laser power 800w, the welding speed 0.015m / s, shielding gas argon gas positive pressure protection for the weld 4.2MPa, the back shielding gas welding process parameters 10L/min flow activity coating agent such that the laser welding of titanium alloy TC4 significantly increased penetration , weld width becomes narrower , which is consistent with expectations ; same parameters as in the above , the protective effect was observed before welding the weld surface active agent coated with a more well, craters smaller area , but not if not coated with a smooth surface active agent ; and add active agent makes the weld and heat affected zone is more dense .
Keywords: Active agents TC4 titanium penetration laser welding
Signature of Supervisor:
目录
1 引言
1.1 本文研究的目的和意义 (1)
1.2 课题研究的背景 (2)
1.2.1 钛合金焊接现状 (2)
1.2.2 钛合金活性剂激光焊接研究现状 (3)
1.3 本文的研究内容 (6)
2 实验材料、设备及方法
2.1 实验设备 (6)
2.2 实验材料 (10)
2.3 实验方法 (10)
2.3.1 试样焊前表面清理 (10)
2.3.2 涂敷活性剂 (11)
2.3.3试样焊前装夹压紧 (11)
2.3.4 焊接参数 (12)
2.3.5 已焊试样的金相制取 (13)
3 实验结果及分析
3.1 焊缝外观质量 (14)
3.2 焊缝熔深与熔宽变化 (17)
3.3 X射线检测 (19)
3.3 金相显微镜分析 (20)
3.4 本章小结 (21)
4 结论 (21)
参考文献 (23)
致谢 (24)
1引言
1.1本文研究的目的和意义
钛是20世纪50～60年代发展起来的一种新型金属。

钛合金具有很好的比强度、抗腐蚀性能、高温力学性能、抗疲劳和蠕变性能，综合性能非常优异，它是一种很有发展潜力和应用前景的新兴材料。

二十世纪五六十年代，钛合金主要是用来发展航空发动机用的高温钛合金以及机体用的结构，七十年代耐蚀钛合金被开发出来，并得到应用，1980年以后，随着技术的发展，钛合金得到了进一步研究与发展。

耐热钛合金的发展和研究，使钛合金在航空结构的使用方向从发动机的不受热部分逐步向发动机的受热部分慢慢推进。

结构钛合金的发展方向向着高强度、高塑行、高强高韧方向发展。

钛合金结构虽然具有上述如此好的性能，但是距钛及其合金大量应用在民用工业中还有很长的路要走，价格昂贵、成形性不好及焊接性能差等问题制约了它的普及。

近年来由于钛合金近净成形技术及电子束焊、等离子弧焊、激光焊等现代焊接技术的蓬勃发展，钛合金的成形及焊接问题逐步被解决，其广泛应用最大制约只剩下了经济性的问题。

随着新型材料和制造工艺的发展，先进的焊接技术有效的降低了金属耗损，减轻了大结构工件的负重，各种焊接技术有着广阔的发展潜力。

二十世纪七十年代，高功率连续波形(CW)激光器被开发出来。

二十世纪八十年代，随着千瓦级激光器的商业化推出，包括激光焊接在内的激光加工技术得到了迅猛发
气体激光器，YAG激光器和光纤激光器几种。

展。

现在常用于焊接的工业激光器有CO
2
与传统的焊接方法相比，激光焊接由于其能量密度高、焊接速度快、焊接热输入小的特点，成为一种高效、精密、低变形的焊接方法。

激光焊接钛合金有着无与伦比的优势，但目前来说，激光焊接涉及影响钛合金焊接质量的气体保护、气孔问题和光致等离子体控制等方面的工艺问题, 迫切需改进和完善。

活性剂焊接是近几十年来发展起来的用于增大焊接熔深,改善焊缝成形和焊接质量的新型焊接技术。

活性剂最开始被用于钨极氩弧焊接技术中，后来逐渐发展应用在了激光焊接、等离子焊接、埋弧焊接等其它焊接方法中。

二十世纪六十年代，乌克兰巴顿焊接研究在TIG焊时，发现在母材金属的表面涂敷化合物进行焊接可以使钛合金的焊缝熔深增加。

七十年代，以氧化物和氟化物组成的活性剂在焊接制造得到了应用，主要用于焊接不锈钢。

随着对A-TIG活性剂焊接机理的深入研究，活性剂在其他焊接方法上的应用也引起了重视。

活性剂可以降低电子密度，我们可以通过活性剂吸收激光焊产生的等离子体中的电子来降低等离子体的密度，从而达到增加熔深的目的。

1.2课题研究的背景
1.2.1钛合金焊接现状
钨极氩弧焊是目前焊接钛及其合金最常用的焊接方法,主要用来连接薄板和进行打底焊，选用合适的工艺参数的话即可实现较为良好的焊接质量。

但是其问题是焊接效率低、容易产生焊件变形、焊缝组织不够细小；气孔以及钨夹杂等焊接缺陷容易发生；焊接过程中气体保护不良会影响焊缝质量等。

目前A-TIG焊方法得到了国内的重视, 该方法不禁可以增大焊接熔深，还可以改善焊缝成形和焊接质量，是一种提高焊接生产效率的新技术。

活性焊剂对钛合金焊缝成形的影响非常明显，在其他条件相同下不仅可以增大焊缝的熔深，减小熔宽，减少焊接时的热输入，还能够使晶粒变得细小，但是活性剂配方的研制是该项技术需要攻破的一大难题。

真空电子束焊焊接钛合金具有一系列的优点，其焊接焊缝外观质量好、熔宽窄、其深宽比大、焊件变形小，而且焊缝及热影响区组织致密、接头强度高、焊缝和热影响区保护效果好、焊接的效率很好。

但是焊缝中由于是穿孔焊易出现气孔，结构大小受到设备大小的限制，不能进行大批次的焊接生产，但对小工件其在质量方面具有无与伦比的优势。

焊接钛合金时，激光焊在质量和效率都要好于其他焊接方法。

激光焊对于钛及钛合金的薄板及精密零件的焊接方面有着天然的优势。

但激光焊也有一些不足，穿透力没有电子束焊接的强。

虽然激光焊接有很多优点，但是激光焊接钛合金焊接表面容易被氧化，复杂的试件清理程序影响焊接效率，焊接产生的光致等离子体控制等都存在很多的问题, 还需要进一步的研究改善。

钛合金焊接方法优缺点对比见下表1.1。

表1.1 钛合金焊接方法对比
主要参数TIG焊接电子束焊接激光束焊接等离子束焊接
熔深范围/mm 0.5~5 0.5~200 0.5~20 0.1~10
焊接速度慢极快快一般
焊缝变形大极小小发生
最大输出/kw 6 100 15（60）100
设备大小小极大极大中等
圆周焊接简单困难困难可行
1.2.2钛合金活性剂激光焊接研究现状
国内外学者已经对钛合金活性剂激光焊做了很多的研究。

主要体现在活性剂对等离子体影响，对焊缝成形的影响以及对气孔等缺陷产生的影响。

陈俐，巩水利等采用北京航空制造工程研究所的FT-01型A-TIG焊钛合金活性剂，激光器为美国PRC公司4KW快速轴流连续CO
激光器，研究了活性剂对离焦量，焊接速
2
度，焊接功率作用的影响。

其研究结果表明活性剂的涂敷使焊缝咬边缺陷明显减小，而同样的焊接工艺参数，活性剂使得钛合金激光焊全熔透焊缝熔深增大熔宽变窄，焊缝表面熔宽减小而中部熔宽增大，但是如果激光功率过高，活性剂对钛合金激光焊接会产生不好的影响，焊缝背宽比减小，表面熔宽增大，这可能是因为金属汽化过程产生了太多蒸汽从而造成了试板对激光吸收减少。

活性剂改善钛合金激光焊焊缝成形的作用效果以及形成机理表现在以下三个方面。

(1)活性剂改善钛合金对激光能量的吸收。

由于化合物对激光反射率远远高于钛合金，因此在钛合金表面涂敷由化合物组成的活性剂，会减少对激光的反射，从而增加钛合金对激光能量的吸收，因此能增大焊缝熔深，减少熔宽，而且降低激光深熔焊焊接时的激光功率。

(2）活性剂影响熔池表面张力。

激光深熔焊由于存在匙孔易产生气孔，当熔池表面存在活性元素时，熔池表面张力系数降低，这有利于激光小孔形成过程中液体金属的流动，这样可以使用较小的功率即可穿孔，提高了激光的熔透性，同时也促进小孔周围的金属向着更深处流动，使焊缝上部熔深变深和焊缝中部熔宽增大。

（3）活性剂使得光致等离子体密度降低。

对于激光焊，焊接过程虽然没有电场的
作用，但是会有光致等离子体的产生，光致等离子体会受到活性剂的影响。

图1.1是
激光焊过程等离子体形态的观察，对比发现等Howse利用高速摄影对TA15 钛合金CO
2
离子体形状为橄榄球形，有活性剂的等离子体云体积和漂移范围缩小，这可能是由于活性剂元素的电负性降低了等离子体的电离度[4]。

图1.1 钛合金CO2激光焊过程的等离子体形态
（激光功率1650W，焊接速度1.4m/min，离焦量-0.5mm）
欧阳捷，陈俐等通过对TC2钛合金YAG激光焊技术进行了试验研究在焊接时加入活性剂对改善焊缝咬边的影响。

并对涂敷活性剂和未涂敷活性剂的焊缝进行抗拉强度试验，来研究活性剂对钛合金激光焊缝强度的影响。

图1.2为加入活性剂前后焊缝截面成形的对比。

从图1.2中可以明显看出加入活性剂以后咬边现象明显改善,说明加入活性剂以后基本上消除了焊缝的咬边现象[4]。

(a) 未加入活性剂(b) 加入活性剂
图1.2 加入活性剂前后焊缝截面成形的对比
表1.2 为不同工艺参数下涂敷活性剂与否焊接接头强度的变化。

从表1.2 可以看出加入活性剂以后焊接接头的性能有所提高，所以加入活性剂以后可以改善焊接接头的强度、延伸率和断面收缩率。

表1.2不同工艺参数下加入活性剂前后焊接接头强度的变化
巩水利等利用A—TIG活性剂研究了钛合金激光活性剂焊接，结果表明，活性剂的涂敷有效减少了咬边的产生，对焊缝的成分不会产生影响，表明添加活性剂提高了接头的疲劳强度。

通过下表的性能分析可以看出，活性剂的添加对接头的抗拉强度几乎没有影响，但是通过伸长率和抗弯强度可以看出其塑性得到提升，如表1.3所示。

表1.3 TC4钛合金CO2激光焊接头的力学性能
抗拉强度/MPa 伸长率（%）抗弯强度/MPa
无活性剂944 11.4 2046
有活性剂943 12.08 2210
田锦等采用氧化物(SiO
2、CrO
3
、Ti0
2
、B
2
3
)和氟化物(NaF、CaF
2
)作为表面活性剂
用激光焊机为ROFIN-SINAR 850型横流式CO
2
激光器进行了多组钛合金活性剂激光焊接实验。

研究不同活性剂配比成分对钛合金激光焊接的影响[2]。

焊后结果表明，使用活性剂配方为氟化物NaF和CaF
2
占总质量分数的50％左右，
氧化物Si0
2和TiO
2
占总质量分数的30％左右，其余为其它氧化物，可以使激光焊接焊
缝熔深明显增大。

说明活性剂对等离子体有一定的抑制作用。

钛合金活性剂激光焊接的焊缝组织细小致密。

使用活性剂后，焊缝组织的显微硬度没有受到影响，而且显微硬度比基体要高[2]。

吴明亮等主要针对钛合金TC4材料进行了A-TIG焊消除气孔效果的研究。

结果表明, 所选用的四种活性剂均对消减钛合金焊接气孔有影响, 影响效果从好到差依次为:
NaF>CaF
2>YF
3
>MgF
2。

分析原因为四种活性剂都使电弧中氢的分压降低, 从而减少了熔
池中氢的来源。

但是活性剂消除气孔主要原因还是冶金作用生成HF从而降低氢元素含量的结果[25]。

1.3本文的研究内容
为了研究钛合金活性剂激光焊，满足钛合金激光焊接在实际工程应用中的需求，本文开展了以下两方面的研究：
(1) 对钛合金分为涂敷与不涂覆活性剂进行多组对比试验，研究活性剂对激光焊接焊缝熔深的影响。

(2) 在上述基础上，观察其他焊缝外观特征、气孔及金相组织，研究活性剂是否对这些因素产生影响。

2 实验材料、设备及方法
2.1实验设备
本试验用到的设备主要是一套数控激光焊接系统。

包括如下：
表2.1数控激光焊接系统
序号设备名称
1 KUKA-KR16-2机器人
2 YLS6000光纤激光焊接系统
3 KRC2机器人控制柜
4 TLA6000龙门式机器人滑轨
5 WP1000头尾架翻转变位机
6 MA1000水平回转变位机
7 系统操作台
8 激光焊接头
高功率光纤激光焊接系统一般包括以下几个基本单元：1.传输光纤/操作光纤2.光闸/光纤耦合器 3.激光模块 4.激光模块电源 5.制冷机组 6.控制接口 7.监控软件。

图2.1 IPG光纤激光器系统
图2.2 IPG光纤激光器内部结构
图2.3制冷机组与光纤
作为当前新兴的激光焊接工艺技术，光纤激光焊接机与其他激光焊接技术相 比有很多的优势。

系统各组成技术规格如下。

1.YLS6000光纤激光器的各项技术规格如下表所示。

表2.2 YLS6000光纤激光器的技术规格
2.YW52标准激光焊接工作头的各项技术规格如下表所示。

表2.3 YW52标准激光焊接工作头技术规格
3.特制激光焊接工作头
特制激光焊接工作头专门用于典型件的焊接，技术规格如下。

额定输出激光功率 额定激光
输出范围
功率输出不稳定度 波长
光束质量BPP
最大脉冲频率
额定输入电流 额定功率
6000W
600-6300W 2%
1070nm 8mm·mrad
1000Hz
43A
24KW
聚焦焦距 准直焦距 光纤接口模式
光纤直径 焦点直径 200mm
150mm
QBH
200um
0.27mm
聚焦焦距
准直焦距 光纤接口模式
光纤直径 焦点直径
150mm 150mm QBH 200um 0.2mm
表2.4 特制激光焊接工作头技术规格
焊接工作头安装在KUKA-KR16-2机器人机械臂上。

KUKA-KR16-2机器人悬挂安装在TLA6000龙门式机器人滑轨上。

图2.4KR16机器人本体
KR16的各项性能参数如下表所示。

表2.5 KR16性能参数
负载(指第6轴最前端P点负载）16公斤
手臂/第1轴转盘负载10/20 公斤
总负载46公斤
运动轴数 6
法兰盘（第6轴上）DIN ISO 9409-1-A50
安装位置地面/墙壁/天花板
重复精度+/-0.05mm
控制器KRC2
自重235公斤
作业空间范围14.5立方米
每个轴的运动参数运动范围运动速度
轴1+/-185°156°/s
轴2+35°/-155°156°/s
轴3+154°/ -130°156°/s
轴4+/-350°330°/s
轴5+/-130°330°/s
轴6+/-350°615°/s
库卡控制编程器为LCD彩显，实物图见图2.5。

图2.5 KRC2控制柜和库卡控制编程器
2.2 实验材料
本次实验采用的的材料是：TC4钛合金试板150mm （长）×50mm （宽）×2.5mm （厚）两块，热处理状态为退火状态，保护气为氩气。

表2.6为TC4钛合金的主要化学成分，表2.7为TC4钛合金的力学性能。

表2.6 TC4钛合金的主要化学成分
化学成分 Al V Fe Si C N H O Ti 质量分数（%） 5.5
3.5
0.096
0.03
0.01
0.013
0.0048
0.05
余量
表2.7 TC4钛合金的力学性能
2.3 实验方法
2.3.1 试样焊前表面清理
为保证焊接质量，焊接前应对待工件进行认真的清理，分如下步骤： （1）机械清理
抗拉强度（MPa ）
屈服强度（MPa ） 伸长率（%） 室温密度（g/cm 3） 熔点（℃）Si 沸点（℃） 热导率
（W ·m -1·K -1
）
924
869
8.67
4.45
1538
3535
5.44
采用锯床切割下料的工件，边缘不平整而且还有很多毛刺。

需要去除毛刺，再用砂纸认真打磨待焊表面，去除氧化层，使焊接面光滑平整，露出金属光泽。

（2）化学清理
首先进行酸洗去除钛合金的表面氧化层，然后进行水洗，去除酸液，再用丙酮或无水酒精等擦拭工件待焊部位及其两侧的手印、灰尘、有机物质以及表面的油污等。

2.3.2 涂敷活性剂
焊件表面清洗干净后，在其中一块试板上涂敷活性剂，活性剂颗粒应均匀，可先用球磨机进行研磨, 然后放入乙醇溶剂中搅拌成悬浊液，不要太稀。

然后用2cm扁平毛刷把悬浊液均匀涂抹在试板的表面,使涂覆的厚度保持均匀, 尽可能地保证焊接条件的一致性。

等酒精挥发后, 细微的活性剂粉末就会形成一层密闭盖层盖在待焊焊道的表面。

如下图2.6所示。

图2.6 活性剂涂敷实物图
2.3.3试样焊前装夹压紧
由于所选钛合金为2.5mm薄板，薄板结构由于刚性较小，焊接时易产生翘曲变形，需要整体夹紧，另外钛合金在高温下很活泼，能够与氮、氢、氧等发生反应，会降低材料的塑性和韧性，是材料硬而脆，因此在焊接钛合金时对气体保护的要求较高。

夹具应能保证背面保护有一定的密封性，以保证气体流量。

如图2.7所示。

由于本实验不讨论保护气对钛合金焊接的影响，每组实验钛合金试板正反面均采用氩气保护，焊缝正面保护气体的压力为4.2MPa，焊缝背面保护气体流量为10L/min。

图2.7 钛合金试板装夹实物图
2.3.4 焊接参数
（1）焊接功率及焊速
由于本次试验要研究的是活性剂对激光焊接焊缝熔深的影响，所用试板为2.5mm 薄板，如果采用激光深熔焊，试板必然焊穿，则无法对熔深进行对比观察，所以本实验选用激光热导焊方法。

焊接功率统一选用800w，焊接速度为0.015m/s。

（2）离焦量
激光焊接离焦量即焦点离开焊接接触面的距离，由于激光焦点处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。

离开激光焦点后激光会分布在一个平面上，功率密度分布相对均匀。

离焦分为正离焦与负离焦两种方式。

正离焦即焦平面要在试板的上面，负离焦即焦平面要在试板的下面。

在实际应用中，当要求熔深较大时，采用负离焦；焊接薄材料时，宜用正离焦。

本次试验离焦量设为+7mm。

（3）保护气体
由于需要保护焊缝不被氧化，而且激光焊时金属的蒸汽和液滴会污染保护聚焦的镜片，所以保护气体是不可缺少的。

气体的流量也应该得到控制，如果流量太小，则起不到应有的保护作用；如果气流量太大，则熔池不稳定，焊缝会不均匀不平整，甚至会产生吹孔，使焊缝的质量降低。

气体喷口的口径、喷嘴与试板之间的距离决定了保护气体的流量。

而且保护气体流量会影响等离子体的密度。

由于本次试验不讨论保护气体对熔深的影响，综合考虑，每组实验钛合金试板正反面均采用氩气保护，焊缝正面保护气体的压力为 4.2MPa，焊缝背面保护气体流量为10L/min。

2.3.5 已焊试样的金相制取
焊完后的试样如图2.8所示。

图2.8 焊完后的试样
首先切取试样，切取时要注意不能破坏焊缝的原始状态，为了使后面的分析工作简单，切取试样时，横截面不能离焊缝太远，尽量靠近焊缝。

由于本试验试样为薄板，不容易手工磨制，所以需要进行镶嵌，试样在专用的镶嵌机上进行，镶嵌时在压模内加热加压，保温一定时间后取出。

磨样时用力方向要一致，而且用力要均匀，根据试样选择合适的砂纸，磨制时砂纸从粗到细。

经过砂纸细磨后的试样表面，仍存有轻度的表面加工磨损和细痕，故需进行抛光，这样才能满足显微组织的观察的要求。

选择合适的抛光布和研磨液，且在抛的时候可适当加入一定量清水。

最后进行腐蚀，腐蚀液为1mlHF 2mlHNO
325mlH
2
O配比制成，腐蚀时间10s左右。

然后用清水冲洗，在用电吹风吹干。

最终试样如图2.9所示。

图2.9 制备好的金相试样
3 实验结果及分析
3.1 焊缝外观质量
本实验共有2组实验，六条焊缝，未添加活性剂的试板为A组，有三条焊缝分为A1，A2，A3，添加活性剂的试板为B组，有三条焊缝分为B1，B2，B3。

图3.1为各焊缝中段焊缝外观形貌。

图3.2为各焊缝收弧处形貌。

图3.1与图3.2图片均为焊完5分钟内摄像。

图3.3为各焊缝截面图。

本实验主要分析讨论咬边，表面光洁度，熔渣，弧坑，熔宽稳定性。