Cu-Cr-Zr铜合金的A-TIG焊研究

论文摘要

Cu-Cr-Zr铜合金被广泛应用于高强、高导领域。其研究及开发应用已取得了许多重要成果。TIG焊是一种最常用的焊接方法,但由于所形成的单道焊缝熔深浅,熔敷率低,所以一般用于薄板的焊接,从而限制了它的应用。本课题将一种高效的焊接方法A-TIG（Activating flux TIG）焊引入到的铜合金的焊接中,进行了系统试验研究。本文针对Cu-Cr-Zr铜合金A-TIG的研究主要分以下几部分:先从11种包含氧化物、氟化物和氯化物的单一成分的活性剂中选取四种对于增加熔深以及改善焊缝成型效果较好的活性剂;然后用配方均匀化设计方法得出由该四种单一化合物组成的优化的复合活性剂配方;接着用该优化的配方活性剂对薄试板进行不加焊丝焊接;最后通过高速摄像拍摄电弧试验来研究活性剂对于熔深增加机理。结果表明:单一活性剂进行焊接时,氧化物及氟化物对于熔深增加有积极作用,氯化物不增加熔深,涂覆SiO2的熔深达到普通焊接熔深的2倍多。用优化配方活性剂对厚度为9mm的板进行焊接,能显著增大熔深,最高可达2.8倍。对于相同板厚为3mm薄板,A-TIG焊接分别采用电流值为I=100A、120A、140A,TIG焊接时I=160A。焊接接头晶粒长大严重,电导率及显微硬度都不同程度的降低,A-TIG电流为120A与TIG电流为160A时焊缝熔深相当。随着电流减小,焊接接头组织晶粒尺寸减小,电导率及显微硬度增大。通过高速摄像拍摄电弧,结果表明,氧化物对于电弧收缩作用明显,氟化物和氯化物对于电弧收缩作用不明显。优化配方活性剂的影响机理比较复杂:由于A-TIG电弧热量的集中、电弧温度的增加以及电弧压力增加,从而使A-TIG的熔池深度增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 Cu-Cr-Zr合金的研究现状
• 1.2.1 Cu-Cr-Zr合金的成分
• 1.2.2 Cr、Zr 元素的加入对纯Cu组织和性能的影响
• 1.2.3 合金元素对Cu-Cr-Zr系合金性能的影响
• 1.2.4 Cu-Cr-Zr合金的形变和热处理工艺
• 1.2.5 Cu-Cr-Zr合金存在的问题与展望
• 1.3 Cu-Cr-Zr铜合金的焊接
• 1.3.1 Cu-Cr-Zr铜合金焊接性分析
• 1.3.2 Cu-Cr-Zr铜合金焊接方法介绍
• 1.3.3 Cu-Cr-Zr铜合金的TIG焊接
• 1.4 A-TIG焊接的研究与现状
• 1.4.1 A-TIG焊的简介
• 1.4.2 A-TIG焊的产生背景
• 1.4.3 A-TIG焊的研究概况
• 1.4.4 A-TIG焊接工艺的应用特点
• 1.4.5 A-TIG焊的优缺点
• 1.4.6 活性剂增加熔深机理
• 1.5 研究内容及目的
• 第二章 试验材料、方法及设备
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 焊接材料
• 2.1.2 试验用活性剂材料
• 2.2 工艺实验
• 2.2.1 焊前处理
• 2.2.2 工艺参数
• 2.2.3 操作规范
• 2.2.4 焊后处理
• 2.3 焊接设备
• 2.4 导电率的测量实验
• 2.5 显微硬度试验
• 2.6 金相试验
• 2.7 高速摄像设备
• 第三章 单一成分活性剂试验结果及分析
• 3.1 活性剂的配制
• 3.1.1 活性剂成分及使用特点
• 3.1.2 活性剂的选择
• 3.2 焊接试验
• 3.3 焊缝成形性分析
• 3.4 熔深、熔宽分析
• 3.5 数据分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 复合活性剂配方的试验结果及分析
• 4.1 均匀设计法
• 4.1.1 均匀设计法使用表的选取
• 4.1.2 配方均匀设计
• 4.2 试验准备
• 4.2.1 材料的制备
• 4.2.2 均匀化设计方案
• 4.3 试验过程
• 4.3.1 焊前准备
• 4.3.2 确定焊接规范参数
• 4.4 实验数据分析
• 4.5 活性剂配方的研制
• 4.6 本章小结
• 第五章 薄板A-TIG焊接及接头组织性能分析
• 5.1 焊接工艺
• 5.2 焊后分析
• 5.2.1 宏观检测
• 5.2.2 熔深分析
• 5.2.3 焊缝组织分析
• 5.3 电导率的测试
• 5.4 显微硬度的测试
• 5.5 本章小结
• 第六章 活性剂增加熔深机理的分析
• 6.1 试验数据分析
• 6.2 电弧形态分析
• 6.2.1 氧化物电弧形态
• 6.2.2 氟化物电弧形态
• 6.2.3 氯化物电弧形态
• 6.2.4 优化配方活性剂电弧形态
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文
• 大摘要