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铝及铝合金TIG焊时由于其焊道熔深浅,焊接效率低,所以其应用受到一定的限制。A-TIG焊接法是活性焊接新工艺,它的优点在于,能在保证TIG焊高质量的前提下,显著增加焊接熔深,提高生产效率。本文将A-TIG焊接方法引入到铝合金的焊接当中,这对于拓宽铝合金的应用范围及推动活性焊接技术的发展都具有重要的意义。 本文采用6061铝合金,通过表面熔敷试验对活性剂组元进行了筛察,挑选出了作为中间区域所用混合活性剂的基本组分,利用混料均匀设计法进行了活性剂配方的研制,并对配方进行了优化。针对所得优化配方,采用正交设计法进行了焊接工艺试验,得到一组良好的焊接工艺参数。焊后对焊缝的宏观形貌及微观组织进行了观察和分析,并通过力学性能试验分析了活性剂对焊缝力学性能的影响。进行了焊道偏移试验,利用高速摄像系统对电弧形态进行了观察,并同步记录了焊接电压变化,研究了活性剂对电弧导电通道电阻及电弧形态的影响,分析了铝合金A-TIG焊熔深增加的机理。 试验结果表明:12种单组元活性剂中,SiO2活性剂增加焊道熔深的效果最为显著。AlN、TiO2次之,NaF、CaF2和Al2O3增加熔深效果不太明显。SiC反而使熔深减小,且焊接热影响区宽度很大。活性剂增加熔深效果依次排序为:SiO2、AlN、TiO2、MnO2、Cr2O3、CaO、MgO、NaCl、Al2O3、CaF2、NaF、SiC。通过混料均匀设计试验,开发出的活性剂配方YG6061,可使焊缝熔深显著增加,达3.5倍左右,表面成形良好。正交设计法所得的优良焊接工艺参数为:电流240A、焊接速度40mm/min、弧长3mm、中心区域涂覆宽度4mm。在此焊接工艺条件下,YG6061活性剂增加熔深效果显著,可一次焊透10mm的铝板,实现单面焊双面成形。且所获得的A-TIG焊接接头晶粒细化,热影响区宽度减小,基本不存在气孔、裂纹、夹杂等焊接缺陷,拉伸强度与断裂伸长率均可达到与母材相当的水平,焊缝区的硬度明显提高。通过分析认为,分区涂覆活性焊接当中,焊道熔深增加主要是是导电通道电阻变化和蒸汽电弧共同作用的结果。 本课题研制的活性剂YG6061在优化的焊接工艺参数下,既达到了显著增加熔深的目的,又改善了焊缝的质量,提高了焊接接头的性能。如果能将YG6061应用于实际生产当中,必将大大提高生产效率,降低生产成本,具有良好的应用前景和实际意义。