1、TC4鈦合金的活性焊劑鎢極氬弧焊工藝研究（一）焊接工藝參數(shù)對焊縫成形的影響及其機(jī)理王純西安交通大學(xué) 摘要 本論文針對1.5和3.0的TC4鈦板手工直流A-TIG焊，分析了各種焊接工藝參數(shù)對焊縫成形的影響及其規(guī)律及活性焊劑對焊縫成形的影響機(jī)理。關(guān)鍵詞：鈦合金；活性焊劑；氬弧焊；焊縫成形鈦在地殼中的含量約為0.64%，在金屬元素中僅次于鋁、鐵和鎂，居第四位1，為銅的60倍，鉬的600倍。鈦合金具有很多優(yōu)良性能：鈦的比重為4.5mg/m3，僅為普通結(jié)構(gòu)鋼的57%；鈦合金的強(qiáng)度可與高強(qiáng)度鋼媲美；具有很好的耐熱和耐低溫性能，能在550高溫下和零下250低溫下長期工作而保持性能不變；具有很好的抗腐蝕能力，

2、把鈦合金放在海水中泡上幾年，仍能保持光亮。此外，鈦的導(dǎo)熱系數(shù)小、無磁性，某些鈦合金還具有超導(dǎo)性能、記憶性能和貯氫性能等。正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，鈦金屬被稱為“太空”金屬、“海洋”金屬以及21世紀(jì)最有發(fā)展前景，繼鋼鐵、鋁之后的第三金屬2。TC4不僅具有良好的室溫、高溫、低溫力學(xué)性能，且在多種介質(zhì)中具有優(yōu)異的耐蝕性，既可以焊接、冷熱成型，也可以熱處理強(qiáng)化，所以在鈦合金中應(yīng)用最廣泛，在美國約占鈦市場的56%，在中國和日本約占鈦合金產(chǎn)量的一半。鈦合金作為一種廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)材料，要解決的關(guān)鍵工藝技術(shù)問題就是連接問題，焊接無疑是首選的一種先進(jìn)連接方法。鈦合金的壓制、軋制和模壓品等零部件的制造都離不開焊接，鑄件缺

3、陷的修補(bǔ)也離不開焊接。目前國內(nèi)在鈦產(chǎn)品焊接過程中使用最普遍的是TIG焊，包括手工、自動(dòng)或半自動(dòng)，國內(nèi)鈦設(shè)備制造過程中幾乎95%以上的焊接工作是采用手工TIG焊完成的3。為了提高TIG焊的焊接效率，降低成本，擴(kuò)大TIG焊的應(yīng)用范圍，特別是在厚板焊接的應(yīng)用，國內(nèi)外的焊接工作者進(jìn)行了大量關(guān)于增加TIG焊熔深方面的研究。近年來，一種新型高效的焊接方法活性焊劑鎢極氬弧焊(Activating Flux TIG，簡稱A-TIG)越來越引起世界范圍內(nèi)人們的關(guān)注。A-TIG焊就是預(yù)先在工件表面均勻地涂上一層很薄的細(xì)粒狀的活性化焊劑，然后進(jìn)行TIG焊的方法4。它能在保證焊縫質(zhì)量的基礎(chǔ)上，使焊接熔深顯著增加，從而

4、大大提高焊接生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。產(chǎn)品升級換代和結(jié)構(gòu)調(diào)整方面潛力巨大，而焊接技術(shù)和工藝是鈦合金材料進(jìn)一步推廣應(yīng)用必須解決的關(guān)鍵問題之一。A-TIG焊技術(shù)操作簡便，設(shè)備簡單，價(jià)格便宜，適于大規(guī)模和常規(guī)應(yīng)用，因此研究鈦合金A-TIG焊技術(shù)對改變我國鈦業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀有著十分現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐意義。本研究立足西飛公司的現(xiàn)狀，使用A-TIG焊技術(shù)，解決飛機(jī)制造中經(jīng)常使用的鈦合金TC4薄板(1.54.0)的焊縫成形問題，并確定鈦合金TC4的薄板構(gòu)件A-TIG焊接參數(shù)，為其它鈦合金材料A-TIG焊接技術(shù)奠定基礎(chǔ)。本研究對鈦合金TIG焊和A-TIG焊的焊接工藝過程、焊縫成形特點(diǎn)及其形成機(jī)理等進(jìn)行探討，旨在為推進(jìn)A-T

5、IG焊工藝在鈦合金結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用提供理論和實(shí)踐依據(jù)。1 焊接試驗(yàn)待焊材料為1.5和3.0的TC4鈦板。TC4焊絲直徑分別為1.6mm和2.0mm。本實(shí)驗(yàn)采用手工直流TIG焊和A - TIG焊進(jìn)行對比試驗(yàn)，接頭形式采用常規(guī)平板對接，不開坡口，1.5和3.0鈦板的預(yù)留試樣間隙分別為0.2mm和0.5mm，填加焊絲，單道焊。焊前，對兩種焊接方法的待焊試樣均進(jìn)行相同的處理措施。在保證焊透的前提下，對焊接規(guī)范進(jìn)行摸索，并最終確立兩種焊接方法的焊接規(guī)范。在同一焊接工藝參數(shù)下，對不涂活性焊劑和涂有活性焊劑的對接試件施焊。試驗(yàn)用焊接工藝參數(shù)見表1。表1 鈦合金TC4的 TIG、A-TIG焊焊接工藝參數(shù)母材厚度

6、 /mm焊接速度v /mm·min-1焊接電流I /A焊接電壓U /V氬氣流量Q/L·min-1Q正Q反Q拖1.510021050907101012346123.011050012020010141215461318焊接時(shí)，觀察比較焊接過程中電弧的變化及焊接電壓的情況，焊完后觀察試件表面焊縫成形情況，以確定普通TIG焊和涂活性焊劑的A-TIG焊的焊縫表面及焊縫成形情況。為了開發(fā)出成熟的A-TIG焊工藝，研究焊接電流、焊接速度等工藝參數(shù)對A-TIG焊焊縫形狀的影響規(guī)律，試驗(yàn)時(shí)，每次只變動(dòng)表1中一個(gè)焊接參數(shù)，其它參數(shù)保持不變。2 試驗(yàn)結(jié)果與討論焊縫的形狀和尺寸通常用焊縫熔深H，

7、焊縫熔寬B和余高a來表示(見圖1)。圖1 焊縫形狀尺寸圖實(shí)際生產(chǎn)中所希望得到的焊縫是熔寬B小、熔深H大。熔寬和熔深受多種因素的影響，其中焊接工藝參數(shù)的影響最大。通過研究焊接電流、焊接速度及是否涂有活性焊劑等焊接工藝，在表1的焊接工藝參數(shù)下，每次只改變一個(gè)參數(shù)，其它參數(shù)保持不變，得到1.5 TC4鈦板的焊縫熔深和熔寬值，分析、探討焊接工藝與焊縫熔深和熔寬的關(guān)系，尋求獲得滿意焊縫尺寸的焊接工藝。2.1 焊接電流的影響在45A80A之間改變焊接電流，其它參數(shù)保持不變，分別得到TIG焊和A-TIG焊的焊縫熔深和熔寬值(表2)，依此繪制出熔深和熔寬隨焊接電流變化的曲線圖(圖2與圖3)。表2 焊接電流對熔

8、深熔寬的影響電流I/A熔深/mm熔寬/mmHo(TIG焊)H(A-TIG焊)Bo(TIG焊)B(A-TIG焊)452.402.555.04.5502.432.556.05.0552.502.586.55.5602.552.746.96.0652.552.757.26.3702.582.807.56.6752.602.857.76.8802.622.858.07.0圖2 熔深隨焊接電流變化曲線圖圖3 熔寬隨焊接電流變化曲線圖從表2圖2、3中可以看出，A-TIG焊焊縫熔深與熔寬隨電流的變化規(guī)律同TIG焊的一樣，都是隨電流的增大而增大。隨著電流的增大，A-TIG焊的焊縫熔深比TIG焊的增大得快，而焊

9、縫熔寬比TIG焊的增大得慢。這說明，焊接電流對焊縫熔深的影響，A-TIG焊大于TIG焊；而對焊縫熔寬的影響，A-TIG焊小于TIG焊。由此可見，與TIG焊相比， A-TIG焊采用小電流，既可滿足對熔深的要求，熔寬又較小，還降低了焊接生產(chǎn)費(fèi)用。在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，A-TIG焊的焊接電流在4560A之間焊縫既能獲得的較大熔深，又能保證良好的外觀，且變形小。而TIG焊的焊接電流在6580A之間時(shí)才能獲得相應(yīng)的熔深。2.2 焊接速度的影響在72206mm/min之間改變焊接速度，其它參數(shù)保持不變，分別得到TIG焊和A-TIG焊的焊縫熔深和熔寬值(表3)，并依此繪制出熔深和熔寬隨焊接速度變化的曲線圖(圖4與

10、圖5)。從表3和圖4、5中可以看出，A-TIG焊焊縫熔深與熔寬隨焊接速度的變化規(guī)律同TIG焊的一樣，都是隨著速度的增大而減小。隨著速度的增大，A-TIG焊的焊縫熔深比TIG焊的減小得快，而A-TIG焊的焊縫熔寬比TIG焊的減小得慢。這說明，焊接速度對焊縫熔深的影響，A-TIG焊比TIG焊要大；而對焊縫熔寬的影響，A-TIG焊比TIG焊要小。由此可見，與TIG焊相比， A-TIG焊采用高速度，既可滿足對熔深的要求，熔寬又較小，還提高了生產(chǎn)效率。當(dāng)焊接速度在72187mm/min之間時(shí)，A-T1G焊焊縫熔寬隨焊接速度的增加而減小，但當(dāng)焊接速度達(dá)到206mm/min時(shí)，熔寬卻又增加，這是由于焊接速度

11、達(dá)到206mm/min時(shí)焊接電弧不穩(wěn)定造成的。因?yàn)榛钚詣┑某煞质躯u化物，本身不導(dǎo)電，而陽極斑點(diǎn)具有自動(dòng)尋找純金屬表面而躲避鹵化物的特性。當(dāng)焊接速度過快時(shí)，活性劑涂層來不及充分蒸發(fā)，焊接電弧有向后漂移尋找熔池金屬的傾向(如圖6所示)，焊接電弧變得不穩(wěn)定，焊縫熔寬變大。但過慢的焊接速度對A-TIG焊焊縫熔深也是不利的。這是因?yàn)楫?dāng)焊接電流與焊接電壓一定時(shí)，過慢的焊接速度使活性劑涂層過早地消耗掉，起不到收縮電弧的作用，也顯示不出A-TIG焊效率高的優(yōu)勢。而且，焊接速度過慢會(huì)使工件焊接變形嚴(yán)重，不能滿足生產(chǎn)使用性能。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，TIG焊焊接速度在130210mm/min之間時(shí)，焊接電弧穩(wěn)定，焊縫表面成

12、形好。A-TIG焊的焊接速度在99165mm/min之間時(shí)焊接電弧穩(wěn)定，而當(dāng)焊接速度達(dá)到200mm/min時(shí)，電弧變得十分不穩(wěn)定，有拖尾現(xiàn)象，焊接效果難以接受，必須加大焊接電流或電壓，以加快活性劑涂層的蒸發(fā)。表3 焊接速度對熔深熔寬的影響速度v/mm·min-1熔深/mm熔寬/mmHo(TIG焊)H(A-TIG焊)Bo(TIG焊)B(A-TIG焊)722.552.748.56.3992.532.708.06.01162.492.577.65.81562.392.477.05.31872.252.336.54.92062.222.286.05.0 圖4 熔深隨焊接速度變化曲線圖圖5 熔

13、寬隨焊接速度變化曲線圖圖6 焊接速度對電弧的影響2.3 活性焊劑的影響本試驗(yàn)所用FT-01、FT-02活性焊劑主要由鹵化物組成，是針對不同厚度(<3mm和36mm)的鈦板A-TIG焊用的。焊劑呈乳白色粉末狀，密封保存。焊接前將焊劑在干凈的加熱箱中烘干，烘干溫度為150200，保溫時(shí)間24小時(shí)，取出后與有機(jī)溶劑按11.2:1的比例混合均勻，用刷子均勻刷涂或用專用噴槍噴涂至待焊試樣表面約1015 mm寬的區(qū)域上，待有機(jī)溶劑完全揮發(fā)后即可焊接。焊接過程示意見圖7。從焊縫外觀形貌(圖8)、焊縫橫截面金相照片(圖9)和焊接電流、焊接速度對焊縫成形影響的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中均可看出，在相同的焊接工藝條件下，A

14、-TIG焊的焊縫熔寬比TIG焊的窄，熔深比TIG焊的大。說明活性焊劑使焊接電弧產(chǎn)生了明顯的收縮。對鈦合金A-TIG焊的金相形貌進(jìn)一步分析可以看出，其焊縫橫截面形貌(圖10)均呈杯狀，存在單面焊雙面成形的特征。這與TIG焊兩面焊接時(shí)的焊縫特征一致，與等離子弧焊的焊縫特征也有類似的地方。但A-TIG焊縫寬度要小于TIG焊，而深度則明顯大于TIG焊，同時(shí)可以看出，TIG焊的背面焊縫突起要遠(yuǎn)低于A-TIG焊，由此表明，A-TIG焊焊接過程中出現(xiàn)了電弧穿孔現(xiàn)象。可以確定，活性焊劑對鈦合金焊縫成形的影響較明顯。從表2、3可看出，無論在多大的焊接電流和焊接速度下，A-TIG焊的熔深始終比TIG焊的大，熔寬始

15、終比TIG焊的小。與TIG焊相比， A-TIG焊采用小電流和較高焊速，既可滿足對熔深的要求，熔寬又較小。這說明，采用A-TIG焊可降低焊接生產(chǎn)費(fèi)用并能提高焊接效率。圖7 A - TIG焊接示意圖圖8 焊縫外觀形貌圖9 焊縫橫截面金相對比圖10 A - TIG焊焊縫橫截面輪廓示意圖對3.0的TC4鈦板進(jìn)行同樣的試驗(yàn)，結(jié)果更明顯。在焊接電流105135A、焊接速度83200mm/min的情況下，A-TIG焊均焊透，熔寬為6.18.5mm；而TIG焊均未焊透，熔寬已達(dá)13mm。若將焊接電流加大到180250A，其熔寬竟達(dá)1518mm，即使將焊接速度升至500mm/min，其熔寬減少很少，效果均令人難

16、以接受。2.4 活性焊劑對焊縫成形的影響機(jī)理活性焊劑使焊縫熔深增加熔寬減小的原因主要有以下幾個(gè)方面：2.4.1 電弧收縮效應(yīng) 在試驗(yàn)過程中可觀察到A-TIG焊有焊接電弧收縮現(xiàn)象(圖11)。a) TIG焊 b) A-TIG焊圖11 焊接電弧照片活性焊劑在焊接電弧中發(fā)生熔化蒸發(fā)解離電離復(fù)合等物理變化過程。焊接時(shí)在電弧的高溫作用下，活性焊劑熔化后蒸發(fā)，其分子進(jìn)入焊接電弧。在電弧中心，當(dāng)電弧的溫度高于其解離溫度時(shí)，活性焊劑會(huì)發(fā)生解離。其解離過程是一個(gè)吸熱的過程。根據(jù)電壓最小原理，電弧具有保持最小能量消耗的特性，當(dāng)電弧被周圍介質(zhì)強(qiáng)迫冷卻時(shí)，將自動(dòng)收縮，使電流密度增加，電弧的電場強(qiáng)度提高，溫度升高，從而減

17、少熱量損耗，使得電弧能量趨于平衡。而活性焊劑的解離吸熱過程就是對電弧的強(qiáng)迫冷卻過程，從而使電弧自動(dòng)收縮。而在溫度較低的電弧弧柱邊緣區(qū)域，蒸發(fā)的活性焊劑仍以分子或解離的原子形式存在，運(yùn)動(dòng)速度較慢，容易俘獲電子成為負(fù)電性粒子(負(fù)離子)，其與電子的復(fù)合過程會(huì)使電弧中作為主要載流的電子數(shù)減少，從而使電弧弧柱直徑縮小，導(dǎo)致電弧收縮。在大多數(shù)情況下陽極的作用只是被動(dòng)接受電子，陽極不能發(fā)射正離子。由于金屬蒸汽的電離能大大低于一般氣體的電離能，一旦陽極表面某處有熔化和蒸發(fā)現(xiàn)象產(chǎn)生時(shí)，在有金屬蒸汽存在的地方，更容易產(chǎn)生熱電離而提供正離子流，電子流更容易從這里進(jìn)入陽極，陽極上的導(dǎo)電區(qū)將在這里集中而形成陽極斑點(diǎn)。而

18、由于活性焊劑使電弧收縮，從而使陽極斑點(diǎn)區(qū)的面積減小，引起陽極斑點(diǎn)收縮(如圖12所示)。 圖12 A - TIG焊電弧形態(tài)電弧收縮的程度與活性焊劑解離過程中吸收熱量的多少和復(fù)合過程發(fā)生的難易程度有關(guān)。活性焊劑的解離能越大，其解離過程中吸收熱量的能力就越大，電弧收縮的程度就越大；復(fù)合過程發(fā)生的難易程度主要與元素的電子親合能有關(guān)，活性焊劑粒子與電子的親合能越大，就越容易與電子復(fù)合，電弧收縮的程度就越大。而鹵素元素具有高的電子親和能，又有較高的解離能，可以有效地收縮電弧。電弧和熔池內(nèi)的Lorentz力、電弧壓力和電弧輸入能量的增大，都會(huì)使焊接熔深增加。而電弧和熔池內(nèi)的金屬流體作為一種磁流體，其內(nèi)部的洛

19、倫茲(Lorentz)力表示為F=J×B (1)式中：F為洛倫茲(Lorentz)力，J為電流密度，B為磁場強(qiáng)度。從公式1可以看出，電弧收縮所導(dǎo)致的電流密度J的增大，使得電弧和熔池內(nèi)的洛倫茲(Lorentz)力F增大。 可以使用理想氣體狀態(tài)方程表示電弧等離子體P1·V1/T1=P2·V2/T2 (2)式中：P為電弧壓力，V為等離子體的體積，T為弧柱溫度。可以看出，與TIG焊焊接電弧相比，由于A-TIG電弧體積V的減小和焊接電弧溫度T的增高，會(huì)使其電弧壓力P大大增加。此外，電弧收縮還使導(dǎo)電通道變窄，電弧導(dǎo)電通道電阻增加，焊接電壓升高。根據(jù)電弧的輸入能量表達(dá)式q=UI

20、/v (3)式中：q為電弧輸入能量，U為焊接電壓，I為焊接電流，v為焊接速度。可以看出，電弧收縮使焊接電壓U升高，從而使電弧輸入能量q增大，最終導(dǎo)致焊接熔深增加。綜上所述，電弧收縮導(dǎo)致電弧和熔池內(nèi)的Lorentz力、電弧壓力和電弧輸入能量均增大，從而使焊接熔深增加。2.4.2 液態(tài)熔池表面張力效應(yīng)熔池熔融金屬的流動(dòng)方式對熔池的形成有著重要影響，而熔池金屬流動(dòng)方式主要由表面張力梯度決定。表面張力梯度是由液體表面溫度梯度的存在而決定的。熔池中心溫度高，而周圍溫度低，這樣熔池表面具有溫度梯度。熔池中熔融金屬的流動(dòng)可能導(dǎo)致磁性流體動(dòng)力或是表面張力驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)(也就是Marangoni傳導(dǎo))，或是這兩種

21、過程的結(jié)合。在大多數(shù)TIG焊接中，Marangoni傳導(dǎo)一般是主要驅(qū)動(dòng)力。圖13 熔池表面張力驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬流動(dòng)模型示意圖5表面張力驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)的基礎(chǔ)是熔池表面熔融金屬從表面張力小的區(qū)域流向表面張力大的區(qū)域，并且熔融金屬從熔池底部向上流動(dòng)以保持持續(xù)性。如果表面張力的溫度系數(shù)是負(fù)的(表面張力隨溫度的增加而減小)，那么表面張力在熔池邊緣較大，而在電弧正下方靠近熔池中心的區(qū)域較小。這種表面張力梯度分布使液態(tài)金屬由中心向周邊流動(dòng)，這類液體流動(dòng)模式可有效地使熱量從熔池中心向周邊傳遞，主要是水平方向傳輸熱量，從而獲得寬而淺的焊接熔池(圖13 a)；如果表面張力的溫度系數(shù)是正的(表面張力隨溫度的增加而增加)，

22、那么熔池中心區(qū)域由于溫度較高而具有較大的表面張力，液體金屬會(huì)迅速在表面從周邊向中心進(jìn)而向下部流動(dòng)，這種液體流動(dòng)模式可有效地使熱量傳遞至熔池底部，主要是垂直方向傳輸熱量，從而獲得深而窄的焊接熔池(圖13 b)。如果熔池中的液體流動(dòng)快速向外(圖13a)，熔池中最熱的金屬將會(huì)快速地由中心向邊緣傳遞，熔池中金屬的蒸發(fā)發(fā)生在相對寬的熔池表面，則陽極斑點(diǎn)區(qū)的面積和電弧寬度較大；如果表面液體流動(dòng)是向里的(圖13b)，熔池邊緣的金屬溫度會(huì)更低些，金屬的蒸發(fā)更傾向于發(fā)生在熔池中心，則陽極斑點(diǎn)區(qū)的面積和電弧寬度較小。一般的純金屬和許多合金在無活性焊劑焊接熔化時(shí)，表面張力梯度為負(fù)(圖13a)，從而獲得寬而淺的焊接熔

23、池，且電弧寬度較大；當(dāng)熔池中存在某種微量元素或接觸到活性氣氛時(shí)，在這種微量元素或活性氣氛的作用下，熔池中液態(tài)金屬的表面張力數(shù)值降低并使表面張力梯度由負(fù)的溫度系數(shù)變?yōu)檎臏囟认禂?shù)(圖13b)，改變了熔池金屬的流動(dòng)方向，從而形成窄而深的熔池且電弧寬度較小。2.4.3 活性焊劑物理特性的影響加入活性焊劑后，電弧發(fā)生收縮及表面張力流動(dòng)方向發(fā)生改變，都是因?yàn)楸砻婊钚栽卦斐傻摹１砻婊钚栽厥窃谝后w金屬中優(yōu)先偏聚于表面的元素，通過其在焊接電弧中的解離吸熱、與電子復(fù)合及改變?nèi)鄢乇砻鎻埩μ荻龋瑥亩鰪?qiáng)熔深減少熔寬。在填充金屬中加入或母材中含有一種或多種這些元素(摻雜劑)，可使TIG焊時(shí)母材熔化區(qū)發(fā)生變化615

24、，從而說明表面活性元素對熔池產(chǎn)生影響。通過試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)金屬表面覆蓋熔點(diǎn)和沸點(diǎn)皆高于純金屬的活性焊劑時(shí)，陽極斑點(diǎn)有自動(dòng)尋找純金屬表面而避開活性焊劑的傾向。TIG焊焊接鈦合金時(shí)，為了防止鎢極的燒損，一般采用正接，即工件接陽極。在工件表面涂覆活性焊劑進(jìn)行焊接時(shí)，焊接電弧中心的溫度較高，其正下方涂覆在工件上的活性焊劑最先被蒸發(fā)，焊接電弧便在活性焊劑先蒸發(fā)的地方形成陽極斑點(diǎn)；在溫度較低的電弧弧柱邊緣區(qū)域，其正下方涂覆在工件上的活性焊劑未被蒸發(fā)，陽極斑點(diǎn)自動(dòng)尋找純金屬表面而避開活性焊劑，則陽極斑點(diǎn)集中在中心，從而使焊接熔深增加熔寬減小。通過試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，活性焊劑收縮電弧的效果還與其粘度(指的是活性焊劑經(jīng)

25、電弧加熱成渣后對工件的附著性能)有關(guān)。焊接過程中，活性焊劑要受到電弧力與保護(hù)氣體的作用易脫離工件表面，活性焊劑涂層越厚時(shí)這種現(xiàn)象越明顯。活性焊劑的粘度好，對工件的保護(hù)作用就強(qiáng)，陽極斑點(diǎn)的面積就小，焊縫熔深就大，熔寬就小。3 結(jié) 論通過對1.5和3.0的TC4鈦板手工直流TIG焊和A-TIG焊工藝實(shí)驗(yàn)的研究，探討了焊接工藝參數(shù)對焊縫成形、焊縫外觀質(zhì)量的影響規(guī)律，從而確定出合理的鈦合金TC4薄板構(gòu)件A-TIG焊焊接工藝參數(shù)；并對活性焊劑對焊縫成形的影響機(jī)理進(jìn)行了分析和討論。通過以上的研究，得出如下結(jié)論：1) 對于TC4鈦合金的TIG焊與A-TIG焊，焊接電流和速度對熔深熔寬的影響趨勢相同；在相同的

26、焊接工藝條件下，與TIG焊相比，A-TIG焊的熔深大，熔寬小，宜采用小電流、較高焊速。分析認(rèn)為，其主要原因是活性焊劑引起的電弧收縮效應(yīng)和液態(tài)熔池表面張力效應(yīng)。2) 不同厚度鈦板A-TIG焊的焊縫形貌均呈單面焊雙面成形的杯狀特征。由于活性焊劑的作用，使得電弧深入金屬內(nèi)部并穿孔。3) 分析認(rèn)為，活性焊劑中的表面活性元素造成電弧收縮和熔池內(nèi)金屬流動(dòng)方向改變，且陽極斑點(diǎn)因自動(dòng)尋找純金屬表面避開活性焊劑而集中，從而使焊接熔深增加熔寬減小；活性焊劑的粘度好，焊縫熔深就深，熔寬就小。參考文獻(xiàn)1 周廉美國、日本和中國鈦工業(yè)發(fā)展評述稀有金屬材料與工程，2003，32 (8)：5772 黃曉艷，劉波，李雪鈦合金在

27、軍事上的應(yīng)用輕金屬，2005，(9)：51-523 康浩方國內(nèi)外鈦設(shè)備的焊接技術(shù)鈦工業(yè)進(jìn)展，2003， (4-5)：70-734 李志遠(yuǎn)，錢乙余，張九海等先進(jìn)連接方法北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000：288-2945 CRHeiple，JRRoper，RTStanger and RJAdenSurface active element effects on the shape of GTA， laser and electron beam weldsWelding Research Supplement，1983，(3): 72-776 G M Oreper，TWEagar，JSzekelyConvection in Arc Weld PoolsWelding Journal，1983，62(9): 307-3127 Takeshi KUWANA and Hiroyuki KOKAWAThe Nitrogen Absorption of Iron Weld Metal during Gas Tungsten Arc WeldingTransactions