Ti31合金活性化TIG焊接研究

论文摘要

国产Ti31合金以其中温持久强度高、综合机械性能和耐Cl-间隙腐蚀性能优良等优点在船舶制造中有较好的应用前景。本文系统地研究了Ti31合金的活性化TIG焊接技术,分析了单组元化合物对焊接过程的影响,制备了适宜于Ti31合金的TIG焊接活性剂,并在管材的手工TIG焊接中得到较好的应用。结合钛合金的材料特性,参考安全、无毒、易于保存等要求,从常见物质中选择了多种适宜于钛合金焊接的化合物。分别在相同工艺规范下进行TIG焊接实验,综合表面成形和熔深熔宽等优选CaF2等四种单组元化合物并考察了板材对接的力学性能实验;分别使用不同配比的复合活性剂进行焊接实验,选择了熔深和熔宽最佳的配比作为复合活性剂;经X射线检测,复合活性剂的焊接接头达到GB4730-2005标准Ⅰ级合格要求。涂敷活性剂的焊缝区晶粒比较粗大,但是晶粒内部α组织比较细小、均匀;热影响区的α组织也比较细小;活性剂中的元素向焊缝发生了一定程度的过渡,焊缝区和热影响区细小的α组织是焊接接头有较好的力学性能的关键。对比了涂敷单组元活性剂前后电弧电压和电弧形态的变化,电弧电压有0.30.9V的升高,电弧中心有不同程度的收缩;通过对弧坑的分析,等离子体收缩到未涂敷活性剂的60%左右;等离子体收缩是熔深增加的重要因素。研究了低频脉冲与A-TIG的复合效果,改善了焊缝成形,减小了余高,消除了焊接气孔;脉冲电流的使用能够明显减小焊缝晶粒,有利于改善焊缝性能;低频脉冲手工全位置A-TIG在合适的焊接规范下能够得到较好的管材焊接接头。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 A-TIG 焊接简介及发展现状
• 1.3 钛合金的焊接特点
• 1.4 本课题主要研究内容
• 第2章 钛合金板A-TIG焊接实验条件及方法
• 2.1 Ti31 钛合金
• 2.2 钛合金板焊接保护与焊接设备
• 2.3 焊接活性剂的涂敷
• 2.4 焊接规范的选择
• 2.5 本章小结
• 第3章 Ti31合金的活性化焊接
• 3.1 钛合金焊接活性剂成分选择原则
• 3.2 单组元活性剂A-TIG 焊接研究
• 3.2.1 对焊缝表面成形及熔深熔宽的影响
• 3.2.2 对力学性能的影响
• 3.3 复合活性剂的优化设计
• 3.4 复合活性剂对焊缝成形及接头力学性能的影响
• 3.4.1 对焊缝成形的影响
• 3.4.2 对接头力学性能的影响
• 3.4.3 对焊接接头组织的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 活性剂作用机理分析
• 4.1 单组元活性剂对电弧形态及电弧电压的影响
• 4.2 复合活性剂对电弧形态及电弧电压的影响
• 4.3 复合活性剂对焊缝横截面及弧坑的影响
• 4.4 活性剂对焊缝成分的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 低频脉冲A-TIG及在管材焊接中的应用
• 5.1 低频脉冲A-TIG 焊接工艺研究
• 5.1.1 脉冲参数的选择
• 5.1.2 低频脉冲A-TIG 对焊缝成形的影响
• 5.2 管材的手工全位置A-TIG 焊接
• 5.2.1 管材手工A-TIG 全位置焊接工艺
• 5.2.2 管材手工A-TIG 全位置焊接接头
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢