铝合金气体输送活性钨极氩弧焊方法

摘 要：氩弧焊是指使用延期作为保护气体的焊接技术，是在电弧焊的周围同上氩气保护气体，将空气隔离在焊区之外，防止焊区的氧化。所以说氩弧焊技术是一种焊接技术，而对铝合金器材进行焊接时，则提出了一种新型的焊接技术，便是气体输送活性钨极氩弧焊技术，该方法改变了活性元素的引入方式通过自动送粉装置将活性剂输送到保护气体中，由保护气体将其引入电弧—熔池系统进行施焊，使得电弧收缩，熔池金属流态改变，熔深增加，同时省却了涂覆活性剂工序，实现了焊接过程自动化。而下文便是深入分析了铝合金气体输送性钨极氩弧焊技术的使用方法。

关键词：气体输送活性钨极氩弧焊技术;铝合金;使用方法

现阶段，人们的日常生活已经被金属物质所包围，身边的电脑、手机等通讯设备;汽车、火车、高铁等运输设备以及身边的桌子、椅子等等均充满了金属的身影。而这一切便是由于人们对于金属材料的认知更加深入。但是在利用金属材料时，需要将不同的材料进行衔接，在这一过程中便需要利用现代的技术进行缝合，但是在缝合过程中对金属表面的保护层造成破坏，从而发生氧化反应，降低产品使用期限。因此在进行焊接的过程中需要将需要见焊接的部分进行保护起来，降低氧化反应的速度。

1 试验方法

本次实验采取的方式是通过对比实验的方式进行，在焊接的过程中分别是使用传统的TIG焊和气体输送活性钨极氩弧焊技术进行。本次试验中选取的研究对象为尺寸为150mm×80mm×8mm的3A21型号的铝合金。

气体输送活性钨极氩弧焊技术在使用时，首先需要加入加热活性剂，让活性剂吸附的水分以及本身的结晶水完全的脱去，而此时使用的活性剂主要包括7中比较常见的氧化物、卤化物和单质碲，其中卤化物主要为氯化锰、氟化铝、五氧化二钒、二氧化钛;氧化物包括二氧化硅、三氧化铝等常见等，并且需要保证活性剂的粒数为100至200目[1]。第二步需要将完全脱水的物质进行研磨筛分。第三步为对铝合金进行清理，其中相继使用了丙酮、5%-10%的氢氧化钠、30%的硝酸、清水，最后使用吹风机将其进行吹干。第四步是为焊接，其主要的任务办事经活性剂的粉末输送到铝合金正在焊接的地方，直到熄弧之际不再输送活性剂的粉末。而在输送过程中使用的相关工艺参数为：焊接电流130A，焊接速度为100（mm·min-1），弧长为3mm，氩气流量为10（L·min-1），钨极直径为3.2mm，钨极伸出长度为3mm[2]。

在使用传统的TIG技术进行焊接中，相关参数与此相同.

2 试验结果

2.1焊缝成形结果

两种不同的焊接技术对铝合金进行焊接，而产生的结果是不同的，其中气体输送活性钨极氩弧焊技术在焊接过程中产生的熔深较大，对金属的保护性较好。除此之外，不同活化剂所产生的熔深也不尽相同。但总体而言，使用气体输送活性钨极氩弧焊技术时，焊熔深都有所增加，并且焊缝成形效果也由有所增加。就焊熔深的对比而言，MnCl2，AlF3，SiO2，V2O5，Al2O3等活化剂所产生的熔深是传统焊接技术产生熔深的2.5倍与3倍之间，而其中MnCl2、AlF3等卤化物活化剂则可以增加至以往的3倍和2.8倍，SiO2，V2O5，Al2O3等氧化物所产生的熔深分别增加至原来的3.1倍、2.8倍以及2.5分。单质碲此类物质来说，熔深较小，但仍然相比传统的焊接技术增加了原来的1.9倍。从焊接缝来说，MnCl2、单质碲的成形最好，而其他的活化剂则相对较差[3]。

2.2焊缝拉伸力学性能分析

在进行拉伸试验中，不同的焊接技术、不同的活性物所产生的焊缝尺寸均在较大的差别，具体数据为：普通TIG焊中熔深为1.81mm、熔宽为6.02mm、深宽比为0.30;对于使用GTFA-TIG焊中，使用ALF3作为活性物的铝合金中熔深为5.05mm、熔宽为7.29mm、深宽比为0.69;使用MnCL2作为活性物铝合金的熔深为5.48mm、熔宽为8.91mm、深宽比为0.62;使用MgF2作为活性物铝合金的熔深为2.79mm、熔宽为7.38mm、深宽比为0.38;使用SiO2作为活性物铝合金的熔深为5.62mm、熔宽为9.05mm、深宽比为0.62;使用V2O5作为活性物铝合金的熔深为5.14mm、熔宽为9.77mm、深宽比为0.53;使用Al2O3作为活性物铝合金的熔深为5.04mm、熔宽为14.25mm、深宽比为0.35;使用TiO2作为活性物铝合金的熔深为2.93mm、熔宽为7.57mm、深宽比为0.39;使用Te作为活性物铝合金的熔深为3.35mm、熔宽为8.35mm、深宽比为0.40[4]。

不同活性物的焊缝抗伸试验结果。不同的活性物所产生的焊缝在断后伸长率、断面收缩率、抗拉强度等方面之间存在着差别，但是差别性相对较少。具体数据为：使用MnCL2的断后伸长率为0.135%、断面伸长率为0.615%;抗拉强度为98.57MPa;使用MnCL2的断后伸长率为0.115%、断面伸长率为0.570%;抗拉强度为93.98MPa;使用MnCL2的断后伸长率为0.155%、断面伸长率为0.730%;抗拉强度为109.37MPa;铝合金的断后伸长率为0.110%、断面伸长率为0.650%;抗拉强度为116.01MPa。通过数据分析，三种活化剂进行焊接时缠身的焊缝的抗拉性都较强，而其中使用V2O5的效果更好[5]。

2.3焊缝缺陷分析

在对焊缝进行分析时，发现每种活化剂可以产生两种不同的焊缝，而使用X射线对焊缝进行探测研究发现，不同的活化剂多形成焊缝的评价结果存在较大的差别。其中使用碲粉活性剂的焊缝评价结果为三级，MnCL2、ALF3、V2O5等活化剂的焊缝评价结果为以及。而焊缝评价的分级结果是主要根据焊缝内是否存在气孔、夹渣、裂纹、条形缺陷等，如果发现有以上的问题则评价结果为三级，没有则为一级。这也说明氧化物、卤化物等活化剂形成的焊缝的质量较好[6]。

3 分析与讨论

对于焊接过程中熔深的增加主要是包含了两个理论，分别为电弧收缩理论和Marangoni对流改变的。而在本次实验组中，使用GTFA_TIG焊接的熔深要比传统焊接方式的熔深增大，主要是电弧收缩导致的。据相关数据分析，在本次试验中传统焊接方式和气体输送活性钨极氩弧焊方式使用的工艺参数是相同的，但是兩个焊接方式下气体输送活性钨极氩弧焊接中产生的电压更高。而气体输送活性钨极氩弧焊接技术电压较高的原因则是活化剂内含有的元素具有电子亲和能且在使用过程中会出现分解反应，从而吸收部分热量。对于元素的电子亲和力来说，不同的元素的电子亲和能具有一定的差别，也导致不同活化剂地熔深之间也存在一定的差别，其中Ar的电子亲和能为0kJ/mol，O的电子亲和能为141.0kJ/mol，Cl的电子亲和能为348.8kJ/mol，F的电子亲和能为327.9kJ/mol，Te的电子亲和能为190.4kJ/mol，因此在获得数据中可以发现卤化物和氧化物的熔深较大，而碲的熔深较小。

相对于传统的焊接技术而言，在气体输送活性钨极氩弧焊接技术中，使用活化剂中的电子亲和力和热解离反应的发生，导致电弧收缩，熔深增加，起到更好的保护作用。

参考文献：

[1]蒙丹阳，王惠苗，丁吉坤，张登魁，刘飞.摆动焊接对异种热处理状态2219铝合金焊接接头性能的影响[J].宇航材料工艺，2021，51（02）：62-67.

作者简介：

徐道庆（1967.05--），男，四川省中江县人，学历：本科，毕业于西安交通大学;现有职称：副高;研究方向：焊接。