219 铝 合 金 TIG 焊 接.docx

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219铝合金TIG焊接

219铝合金TIG焊接

葛媛媛

焊接102

205100501

1、实验条件

1、焊接条件

本文焊接试验中的焊接条件如下

焊接试板材料：

除另有说明外，其余均为2219T6铝合金板,化学成分及力学性能实测值见表1-1所示。

焊接试板基本规格：

厚度6mm、3mm,宽度100mm，长度400mm；

基本焊接方法：

方波TIG、变极性TIG；

焊接坡：

堆焊时选用I形坡口，其余选用带2mm钝边的单边V形坡口，其坡

口角度为40°；

焊接层数：

除文中另有说明外，其余均为单面二层焊；

焊接位置：

平焊；

填充材料：

ER2319焊丝（Ф=1.6mm），国产H703焊丝（Ф=1.6mm），化学成分如表1-2所示；

焊接电源：

MillerAerowave；

氩气纯度：

高于99.99%

装配间隙：

除刚性固定对接裂纹敏感性试验中采用1~4.5mm间隙外，其余试验中间隙均控制在小于1mm范围内：

焊接所用试验装置见图1-1装置由焊接平台、二轴行走机构、MillerAerowave焊接电源、TIG焊送丝机组成，可实现自动焊接。

图1-2和图1-3分别是送丝速度和焊接速度标定曲线。

表1-12219铝合金试板的化学成分及力学性能实测值

表1-2焊丝化学成分

图1-1焊接工艺评定试验装置

图1-2送丝速度标定曲线

图1-3焊接速度标定曲线

2、测试、分析方法与设备

测试、分析方法与设备情况见表1-3。

表1-3测试方法与设备情况

除低温拉伸试样外其余试均采用标准试样。

2219T6合金低温拉伸试样在板材轧制横向上取样。

试样形状及尺寸见图1-4。

2219T6板材焊接接头低温拉伸试样的长度方向与焊接方向垂直。

试样保留余高。

试样形状及尺寸见图1-5。

冲击试样尺寸见图1-6。

图1-42219T6合金板材低温拉伸试验

图1-52219T6合金焊接接头低温拉伸试样

图1-62219T6合金及焊接接头冲击试样

二、试验参数的确定

1、焊接参数对焊缝宽度的影响

在研究焊接工艺参数对焊缝宽度影响的试验中，采用了方波TIG焊接方法，并选用I形坡口单面单层堆焊方式焊接。

试板为6mm厚的2219T6态铝合金板，焊丝牌号为EP2319，送丝速率均选用2mm/s。

在400mm长的焊缝上测量40个位置点（测量点间隔为10mm）的宽度，再取平均值并以此作为焊缝宽度值。

1）占空比与焊缝宽度的关系

占空比定义为：

单位交流周期内工件负极性时间所占的比例。

选用不同的占空比焊接试板，其他参数如表2-1所示。

表2-1占空比与焊缝宽度关系的试验参数

图2-1占空比喻焊缝宽带的关系

从图2-1可以看出，占空比对焊缝宽度的影响较显著。

在其他工艺参数不变的情况下，随着占空比的增加，焊缝宽度也增大。

焊接电弧中带正电离子撞击到阴极时会产生热量，而实际上电弧中总热量的65~75%是由电子撞击阳极而产生的在一个交流周期中，当焊接工件处于负极性而钨极为正极性状态时，弧柱内的电子流跑向钨极而正离子流跑向工件。

钨极受到电子流的撞击把电子流所携带的能量以凝热形式吸收进来，使得钨极具有很高的温度。

而工件熔池中由于存在氧化膜，阴极斑点在氧化膜上来回流动，导致加热区域大，熔深浅而焊缝宽。

相反，当焊接工件处于正极钨极处于负极时，在弧柱中的电子流从钨极跑向工件，正离子流跑向钨极。

由于此时钨极为阴极.具有很强的热电子发射能力.大量高能量的电子流从阴极发射出来，这些具有高能量的电子要从阴极带走一部分能量，这些能量的损失将对阴极起到一定的冷却作用。

同时，工件接受来自阴极（钨极）的电子放出的全部动能和逸出功，此时相对于工件接负极时电弧更加集中且阳极加热面积更加小，因而在平均电流不变的情况下，一个矩形波周期内工件为正极性时，工件正极性时间越长（即占空比越小）将越有利于获得窄而深的焊缝。

因而占空比越大，焊缝的宽度也越大。

因而从选择合适的焊缝宽度考虑，确定选用以下占空比；打底20%盖面40%。

2）交流电流频率与焊缝宽度的关系

选用不同的电流频率焊接试板，其他设备参数如表2-2所示。

从图2-2可以看出，随着电流频率的增加，焊缝宽度改变的趋势不明显。

当交流电流频率增加时，电弧的电磁收缩效果增强，电弧的挺度会有所增加，但是对于方波TIG焊接方法，随着交流频率的增加，噪声也会有所增加而恶化工作环境。

所以这里所采用的焊接频率为：

打底100Hz，盖面80Hz。

表2-2交流电流频率与焊缝宽度关系的试验参数

图2-2频率与焊缝宽度的关系

3）氩气流量与焊缝宽度的关系

选用不同的氩气流量焊接试板，其他参数如表3-3所示。

从图3-3中可以看出氩气流量与焊缝宽度的关系不大。

当氩气流量较小时，气流挺度较差，排除周围空气的能力弱，因而对焊缝的保护能力减弱。

但当氩气流量过大时，雾化宽度也会增加，氩气由层流变成紊流，使空气卷入，保护效果也很差。

因此，氩气流量不宜过大也不宜过小。

在这里所采用的保护气体流量分别为：

打底15L/min，盖面为18L/min。

表2-3氩气流量与焊缝宽度关系的试验参数

4）电弧高度与焊缝宽度的关系

选用不同的电弧高度焊接试板，其他参数如表2-4所示。

从图2-4中可以看出在试验所选的参数范围内电弧高度对焊缝宽度有一定的影响，随着电弧高度的增加，焊缝宽度也增加。

表2-4电弧高度与焊缝宽度关系的试验参数

以上现象一方面与电弧存在扩散角有关。

当电弧高度增加时，工件被电弧扩散角含盖的面积也增加，从而导致热输入面积也增加，焊缝变宽。

另外，在电弧高度增加的同时电极与工件之间的距离也随之增加，由于电流经设定后其数值基本保持恒定，因而电极与工件之间的电压将与电弧高度一同增加。

在焊接电流设定为不变的情况下，输出功率会随着电压的升高而升高，对焊缝的热输入也随之增加，导致焊缝变宽。

此外，电弧高度越高，氩气气柱的刚度越差，其保护作用也会减弱。

因而，电弧高度不宜太大。

但如果钨极与工件的距离太小，焊接操作人员的视线和及送丝会受到影响。

鉴于以上考虑，这里所采用的电弧高度为：

打底6.5mm，盖面6.0mm。

图2-4电弧高度与焊缝宽度的关系

2、焊接规范

在本文针对焊接接头的气孔敏感性试验、裂纹敏感性试验及接头力学性能试验所进行的方波TIG焊接中，焊接规范均从表3-5中的强、中或弱规范中选取。

表2-5方波TIG焊接规范参数

2、参考文献

1、潘际銮等，焊接手册（第1卷），第二版，北京，机械工业出版社，2005，133-136

2、于增瑞，钨极氩弧焊实用技术，北京，化学工业出版社，2006，56-60