CN103769773B - 一种用于钨极氩弧焊的活性剂及其使用方法 - Google Patents

一种用于钨极氩弧焊的活性剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于钨极氩弧焊的活性剂，其特征在于：所述的活性剂包由SiO2、K2O和H2O构成，各成分的重量百分比为18～22%的SiO2、9～16%的K2O和62%～73%的H2O，所述的活性剂在常温下置于阴凉处密封存储。该活性剂具有无毒、不含卤化物和氟化物、成分简单，使用方法简单的特性，该活性剂的使用可以收缩焊接电弧，增加焊接熔深，提高焊接效率，降低焊接成本，减小焊接变形，可以获得满意的焊缝，并且具有较少的残渣。本发明的活性剂适用于焊接所有不锈钢和碳钢材料。对于厚度8.5mm以下的不锈钢和碳钢对接焊缝，可以不开坡口，一次焊透，并且单面焊双面成形。

Description

一种用于钨极氩弧焊的活性剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及金属焊接的技术领域，具体地说是一种用于钨极氩弧焊的活性剂。
背景技术
钨极氩弧焊（TIG）可用于所有金属的连接，但由于它焊接熔深浅，通常在3mm以上厚度对接，既需要开坡口，填丝，多道焊才能完成，有时需要预热才能施焊。所以采用TIG焊接厚板时，存在焊接变形较大，焊接效率低，生产成本高等缺点，已不能满足生产要求。
活性钨极氩弧焊（A-TIG）是1965年由乌克兰的巴顿焊接研究所首先提出的，如图1所示，该技术是在焊接前的待焊区域涂上一层特殊化学成分的活性焊接剂，焊接时采用正常的焊接规范可使焊接熔深得到大幅度的提高。焊接时活性剂能够引起电弧收缩或使熔池流态发生变化，从而大幅度地增加焊接熔深，使焊接生产效率提高75%。目前国际上使用的不锈钢活性剂能够增加焊接熔深1～2倍。对于8mm厚度以下的不锈钢钢板对接无需开坡口，可以一次焊接完成并且单面焊双面成形。可以提高生产率，降低生产成本，减小焊接变形，受到各国的高度重视。
目前市场上的焊剂使用不方便，通常在使用前与丙酮混合，待丙酮挥发后进行焊接，并且活性剂成分中均含有氟化物或卤化物，长期使用会对人体造成极大伤害。焊接后工件表面不光滑，同时焊后残渣较多，需要焊后处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的用于钨极氩弧焊的活性剂及其使用方法，它可克服现有技术中活性剂成分中均含有氟化物或卤化物，长期使用会对人体造成极大伤害。焊接后工件表面不光滑，同时焊后残渣较多，需要焊后处理的一些不足。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于钨极氩弧焊的活性剂，其特征在于：所述的活性剂包由SiO2、K2O和H2O构成，各成分的重量百分比为18～22%的SiO2、9～16%的K2O和62%～73%的H2O，所述的活性剂在常温下置于阴凉处密封存储。
一种用于钨极氩弧焊的活性剂的使用方法，其特征在于：所述的使用方法包括如下步骤：a、将需要焊接的金属工作面进行清理；b、将活性剂均匀涂覆在待焊的金属工作面成型焊剂层；c、待焊剂层晾干后，进行焊接。
使用时本发明提供了一种能有效增加焊接熔深，减少焊接熔宽，提高焊接效率同时焊剂的加入不影响接头的力学性能及焊缝的化学成分，并且不含氯化物和氟化物等有害物质的活性剂。本发明活性剂可以显著增加焊接熔深，用于不锈钢材料焊接不开坡口一次焊接最大熔深可达8.5mm，碳钢材料一次焊接最大熔深可达6mm，大大减小熔宽，减少焊接变形，焊缝表面成形美观，提高了焊接效率，改善焊接质量，同时焊剂的加入没有影响接头的力学性能，焊缝化学成分不受影响。在相同的焊接规范下使用本活性剂与普通TIG焊相比，熔深最大可增加2.5倍，8mm厚的不锈钢管可以不开坡口，不填丝一次焊透，焊缝成型良好，焊后检验完全符合ccs标准。
本发明与市场上其他活性剂相比的优势为：
1、为无毒、不含卤化物和氟化物的粘稠状液体；
2、具有增加焊接熔深，减小焊接变形，提高焊接效率，降低焊接成本等优点；
3、成分相对简单，制备工艺简单，只需两种化合物在实验室混合加热即可制得；
4、使用方法简单；
5、可以获得满意的焊缝，并且具有较少的残渣。
6、不属于易燃易爆物品范畴。
附图说明
图1为本发明的使用状态参考图。
图2为壁厚6mm的316L不锈钢管对接TIG焊的电弧图。
图3为壁厚6mm的316L不锈钢管对接A-TIG焊的电弧图。
图4为壁厚6mm的316L不锈钢管对接TIG焊的焊缝外观图。
图5为壁厚6mm的316L不锈钢管对接A-TIG焊的焊缝外观。
图6为壁厚6mm的316L不锈钢管对接TIG焊的宏观截面。
图7为壁厚6mm的316L不锈钢管对接A-TIG焊的宏观截面。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1中各标号表示如下：1工件、2焊缝、3熔池、4焊枪、5活性焊剂。
本发明所述的活性剂，其特征在于：所述的活性剂包由SiO2、K2O和H2O构成，各成分的重量百分比为18～22%的SiO2、9～16%的K2O和62%～73%的H2O，所述的活性剂在常温下置于阴凉处密封存储。
一种用于钨极氩弧焊的活性剂的使用方法，其特征在于：所述的使用方法包括如下步骤：a、将需要焊接的金属工作面进行清理；b、将活性剂均匀涂覆在待焊的金属工作面成型焊剂层；c、待焊剂层晾干后，进行焊接。
a步骤中，清理金属工作面的氧化物和油渍，用钢丝刷打磨金属表面直至露出金属光泽，而后用丙酮除去金属工作面的油渍。
b步骤中，所述的活性剂包由SiO2、K2O和H2O构成的粘稠状液体，各成分的重量百分比为18～22%的SiO2、9～16%的K2O和62%～73%的H2O，扁平毛刷将活性剂涂覆在待焊的金属工作面，在焊缝两侧各形成宽度10mm，厚度为35-50微米的均匀焊剂层。
c步骤中，在常温下晾干（摸上去不沾手）后，即可直接焊接。
本发明与市场上其他活性剂相比的优势为：
1、为无毒、不含卤化物和氟化物的粘稠混合物；
2、具有增加焊接熔深，提高焊接效率，降低焊接成本，减小焊接变形等优点；
3、成分相对简单，制备工艺简单，只需两种化合物在实验室即可制得；
4、使用方法简单；
5、可以获得满意的焊缝，并且具有较少的残渣。
6、不属于易燃易爆物品范畴。
实施例1
（1）焊接材料和设备
选择AISI316L等级不锈钢管材料进行对比实验。
管子规格：长度125mm，直径73mm，壁厚为6mm。
焊接设备：环缝管子焊接专机与松下WX300焊机组成的焊接系统
（2）焊接方法
TIG焊管子对接不开坡口，不留间隙。焊前将两根管子点焊固定，焊接试验时，焊枪固定不动，工件固定在卡盘上进行转动，同时背面通保护气，保证焊缝不受空气污染。
（3）焊接试验
在相同的参数下，分别进行涂敷和未涂敷活性剂的焊接试验。
活性剂的涂敷：将待焊表面用丙酮去油渍（用棉花），待丙酮完全挥发后，直接用细密的扁平毛刷将焊剂均匀涂覆到管子对接处，在端面两侧管面分别形成宽度10mm、厚度为35-50微米的焊剂层（焊剂的厚度通过测厚仪来测量）。焊剂的涂覆要均匀，完整，能覆盖整个接缝区域。
所采用相同的工艺参数，如表1所示。
表1焊接工艺参数
试验结果及讨论
（1）焊缝外观检测
图2、图3为316L不锈钢管对接TIG焊与A-TIG焊焊缝外观对比图。其中图2为TIG焊，图3为A-TIG焊；可以看出采用A-TIG焊技术焊缝成型较好，熔宽和熔深一致。经测量发现，不锈钢A-TIG焊的焊缝的熔宽为5mm，而TIG焊缝的熔宽为8mm。可见采用A-TIG焊接技术，能显著减小熔宽。
（2）接头宏观分析
图4、图5为不锈钢管对接接头宏观截面图，在相同工艺参数下，不锈钢管TIG接头的熔深为2mm，管壁厚为5.16mm，熔深增加了2.5倍。
因此，用传统TIG焊获得一个5mm厚的管子接头，至少要求焊三道，接头需预先开坡口且焊时需添丝。相比于传统TIG焊接，A-TIG焊接用单道焊不需要过多地降低焊速就可以得到5mm厚的管子接头，焊接效益是传统TIG焊的3倍,这从减少填丝和坡口机加工方面就节省了很多。
（3）接头无损检测
对A-TIG接头进行X射线检测，检查结果显示接头无缺陷，按照CCS评定标准，A-TIG接头达到了Ⅰ级标准。这说明焊剂的加入不会在焊接过程中与材料中的合金元素反应形成杂质和气孔，不会形成缺陷。
（4）A-TIG接头力学性能测试
按照CCS的《材料的焊接与规范》进行焊接工艺评定，拉伸试样取两个，弯曲试样为正弯和反弯各一个，角度为180度，压头直径都为20mm。测试结果如表2所示，达到了CCS的标准。
表2A-TIG力学性能测试结果
（5）A-TIG接头化学成分分析
通过对镶嵌在酚醛树脂上的样品直接进行光谱自动分析来实现焊缝和母材的化学分析。316L级不锈钢的焊缝和母材的化学成分没有显著的变化。这表明，在A-TIG焊接不锈钢时，焊剂没有增加焊缝中的元素，对接头性能无影响。

Claims (4)

1.一种用于钨极氩弧焊的活性剂，其特征在于：所述的活性剂包由SiO2、K2O和H2O构成，各成分的重量百分比为18～22%的SiO2、9～16%的K2O和62%～73%的H2O，所述的活性剂在常温下置于阴凉处密封存储。
2.一种用于钨极氩弧焊的活性剂的使用方法，其特征在于：所述的使用方法包括如下步骤：a、将需要焊接的金属工作面进行清理；b、将活性剂均匀涂覆在待焊的金属工作面成型焊剂层；c、待焊剂层晾干后，进行焊接；b步骤中，所述的活性剂包由SiO2、K2O和H2O构成，各成分的重量百分比为18～22%的SiO2、9～16%的K2O和62%～73%的H2O；扁平毛刷将活性剂涂覆在待焊的金属工作面，在焊缝两侧各形成宽度10mm，厚度为35-50微米的均匀焊剂层。
3.根据权利要求2所述的一种用于钨极氩弧焊的活性剂的使用方法，其特征在于：a步骤中，清理金属工作面的氧化物和油渍，用钢丝刷打磨金属表面直至露出金属光泽，而后用丙酮除去金属工作面的油渍。
4.根据权利要求2所述的一种用于钨极氩弧焊的活性剂的使用方法，其特征在于：c步骤中，在常温下晾干后，即可直接焊接。
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