專利名稱：一種用于鎂合金鎢極氬弧焊的新型活性劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種應(yīng)用于鎂合金鎢極氬弧焊中的活性劑。包括以下過程，其特征在于 在焊接之前，先將TiA和CaF2活性劑粉末碾磨后按比例進(jìn)行混合，然后向混合物中加入丙酮使其成為糊狀。再用扁平毛刷將糊狀活性劑均勻涂敷在試樣上表面，涂覆寬度約為40mm， 涂層厚度約為0.3mm。待丙酮揮發(fā)后進(jìn)行鎢極氬弧焊接。
背景技術(shù)：
鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度高、電磁屏蔽性好和易回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，被稱為二十一世紀(jì)的綠色工程材料，被廣泛的應(yīng)用于汽車、航空航天和電子工業(yè)中。我國(guó)作為鎂資源大國(guó)，鎂合金的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已成為國(guó)家科技戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)之一。然而，鎂在常溫下具有密排六方晶體結(jié)構(gòu)，滑移系少，塑性變形能力低。這些性質(zhì)導(dǎo)致鎂合金復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)與制備困難且成本較高。因此開發(fā)高質(zhì)、高效、節(jié)能、降耗的鎂合金先進(jìn)連接技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。近來，鎂合金的焊接方法主要集中在鎢極氬弧焊(TIG)、激光焊、攪拌摩擦焊和電子束焊等。TIG焊以其較好的便利性和較高的經(jīng)濟(jì)性在鎂合金焊接工藝中得到廣泛應(yīng)用。但是TIG焊存在熔深淺3mm)和焊接效率低等缺點(diǎn)，對(duì)于厚度大于3mm的板材需要開坡口進(jìn)行多道焊。增大焊接電流對(duì)增加熔深的作用甚微，同時(shí)還會(huì)增加鎢極的損耗，造成焊縫金屬的污染。烏克蘭巴頓焊接研究所為了解決鈦合金TIG焊接中存在的上述問題，首次提出了一種新型的焊接方法一活性劑焊接(A-TIG)，并開發(fā)了用于鈦合金的活性劑。甘肅工業(yè)大學(xué)的樊丁等人開發(fā)了用于低碳鋼和不銹鋼的TIG焊的活性劑。大連理工大學(xué)的劉黎明等人研究開發(fā)了用于鎂合金焊接的活性劑。以上研究主要解決的是TIG焊的熔深較淺和焊接效率低等問題，但是鎂合金氧化膜不致密，吸水性強(qiáng)，具有更大的氣孔傾向。在A-TIG焊時(shí)，氧化物活性劑和氯化物活性劑的加入降低了熔池流動(dòng)能力，這些冶金反應(yīng)的復(fù)雜化有可能增加產(chǎn)生氣孔的可能性。由于氣孔的存在，大大降低了焊接接頭的力學(xué)性能。因此，在采用A-TIG焊進(jìn)行鎂合金焊接時(shí)必須研究對(duì)各種缺陷的消除措施，以得到具有良好綜合性能的焊接接頭。從生產(chǎn)應(yīng)用的角度來看，也可以減輕TIG焊前準(zhǔn)備的工作量，降低焊接成本。因此，迫切需要一種既可以增加焊縫熔深和改善焊縫表面成形又可以減少氣孔的用于鎂合金TIG焊接的新型活性劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種適用于鎂合金TIG焊接的新型活性劑，該活性劑既可以顯著提高焊接接頭的熔深又可以降低氣孔率，從而達(dá)到提高焊接接頭拉伸性能的目的。在進(jìn)行傳統(tǒng)TIG焊接之前，先將被焊工件表面仔細(xì)打磨并用酒精清洗以除去氧化物和油污。將TW2和CaF2活性劑粉末按比例混合后進(jìn)行充分碾磨，向碾磨好的混合物中加入適量丙酮使其成為糊狀，再用扁平毛刷將糊狀活性劑均勻涂敷在試樣上表面，涂覆寬度約為40mm，涂層厚度約為0. 3mm。待丙酮揮發(fā)后進(jìn)行TIG焊接。經(jīng)過大量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，我們可以得出以下結(jié)論1102活性劑增加焊縫熔深的效果明顯，其作用主要是改變了熔池的表面張力溫度系數(shù)，從而改變?nèi)鄢匾簯B(tài)金屬的流動(dòng)方向；而CaF2活性劑能夠有效減少焊接接頭氣孔率主要是CaF2與熔池的冶金反應(yīng)生成不溶于液態(tài)金屬的HF氣體的結(jié)果。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是通過TW2和CaF2活性劑的綜合作用，既提高了焊縫熔深又減小了焊接接頭的氣孔率。拉伸測(cè)試結(jié)果表明，采用此種活性劑進(jìn)行鎂合金 TIG焊時(shí)，焊接接頭的極限抗拉強(qiáng)度明顯增加。


圖1是使用本發(fā)明方法進(jìn)行鎂合金活性TIG焊接的示意圖。圖2是涂覆活性劑前后焊縫成形的對(duì)比照片左邊是未涂覆活性劑的焊縫成形， 右邊是涂覆活性劑后的焊縫成形?？梢钥吹剑扛不钚詣┖蠛傅雷冋?，焊縫表面波紋細(xì)膩光滑。圖3是涂覆活性劑前后焊縫橫截面熔深對(duì)比照片左邊是未涂覆活性劑的焊縫熔深，右邊是涂覆活性劑后的焊縫熔深?？梢钥吹剑扛不钚詣┑暮缚p熔深增加了 43%圖4是涂覆活性劑前后焊縫氣孔率對(duì)比照片左邊是未涂覆活性劑；右邊是涂覆活性劑?？梢钥吹?，涂覆活性劑后焊縫氣孔率明顯減小。圖5是涂覆活性劑前后焊接接頭的應(yīng)力應(yīng)變曲線?？梢钥吹剑赐扛不钚詣┑暮附咏宇^相比，涂覆活性劑的焊接接頭拉伸性能得到58%的提高。
具體實(shí)施例方式例 1活性劑重量配比為TiA 和CaF2 :40%。先將TW2和CaF2活性劑粉末充分碾磨后按比例進(jìn)行混合，然后向混合物中加入丙酮使其成為糊狀。再用扁平毛刷將糊狀活性劑均勻涂敷在試樣上表面，涂覆寬度約為40mm，涂層厚度約為0. 3mm。待丙酮揮發(fā)后進(jìn)行焊接。對(duì)板厚為5mm的AZ31鎂合金板材進(jìn)行TIG焊接采取的焊接規(guī)范為
焊接電壓 CV)焊接電流 (A)焊接速度 (mm/minute)氬氣流量 (L/minute)焊槍傾角 (。)101252001090°在這種焊接規(guī)范條件下，與未涂覆此活性劑的焊接接頭相比，涂覆活性劑后的焊接接頭熔深提高了 43%，拉伸性能提高了 58%。此外，涂覆活性劑后焊縫中氣孔率明顯減小，解決了鎂合金TIG焊中容易出現(xiàn)的熔深淺和氣孔的難題。例 2活性劑重量配比為TW2 =62%和CaF2 :38%。先將TW2和CaF2活性劑粉末充分碾磨后按比例進(jìn)行混合，然后向混合物中加入丙酮使其成為糊狀。再用扁平毛刷將糊狀活性劑均勻涂敷在試樣上表面，涂覆寬度約為40mm，涂層厚度約為0. 3mm。待丙酮揮發(fā)后進(jìn)行焊接。焊接參數(shù)同例1。例 3
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活性劑重量配比為TiA =65%和CaF2 :35%。先將TW2和CaF2活性劑粉末充分碾磨后按比例進(jìn)行混合，然后向混合物中加入丙酮使其成為糊狀。再用扁平毛刷將糊狀活性劑均勻涂敷在試樣上表面，涂覆寬度約為40mm，涂層厚度約為0. 3mm。待丙酮揮發(fā)后進(jìn)行焊接。焊接參數(shù)同例1。
權(quán)利要求
1.一種用于鎂合金鎢極氬弧焊接的新型活性劑，本發(fā)明的特征是活性劑由Ti02*CaF2 組成，其重量配比為TiA 65%和CaF2 40%。
2.本發(fā)明的特征是先將活性劑粉末按照權(quán)利1所述的比例進(jìn)行混合并充分碾磨，然后向活性劑粉末中加入適量丙酮，使其成為糊狀。再用扁平毛刷將糊狀活性劑均勻涂敷在試樣上表面，涂覆寬度約為40mm，涂層厚度約為0. 3mm。待丙酮揮發(fā)后進(jìn)行鎢極氬弧焊接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鎂合金鎢極氬弧焊(TIG)的新型活性劑，屬于活性劑焊接技術(shù)。本發(fā)明的特征是活性劑由TiO2和CaF2組成，其重量配比TiO260％～65％，CaF235％～40％。先將TiO2和CaF2活性劑粉末碾磨后按比例進(jìn)行混合，然后向混合物中加入丙酮使其成為糊狀。再用扁平毛刷將糊狀活性劑均勻涂敷在試樣上表面，涂覆寬度約為40mm，涂層厚度約為0.3mm。待丙酮揮發(fā)后進(jìn)行TIG焊接。通過此種焊接工藝所得到的焊接接頭與未涂覆此活性劑的焊接接頭相比，熔深提高了43％，拉伸性能提高了58％。此外，涂覆此活性劑后焊縫中氣孔率明顯減小，解決了TIG焊中氫氣孔和熔深淺的難題。
文檔編號(hào)B23K35/36GK102343489SQ201110200249
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者沈駿, 王林志 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)