哈尔滨工业大学焊接国家重点实验室（150001）林三宝 杨春利 刘凤尧 苏生
哈尔滨电机厂有限责任公司（150040）吉桂琴
摘要： 针对常规TIG焊生产效率低、熔深小等问题，研究了TIG焊和PAW焊中
应用活性剂对焊缝熔深的影响。结果表明，应用活性剂后，在同样的参数下，同传统TIG相比，活性剂能够大幅度提高不锈钢、铝合金和钛合金的焊缝熔深。对于PAW焊，熔深也有增加，但是增加的幅度不如TIG效果明显，但对焊缝成形也很好的改善。同时，活性剂对铝合金焊接背面能够起到保护作用。对于钛合金，活性剂除了增加焊缝的熔深外，还能够大幅度地消减焊缝产生地气孔。
关键词： TIG 焊 PAW 活性剂 熔深
0 序言
在各种电弧焊方法中，TIG焊是最为稳定地方法，一是有稳定地电弧过程，二是焊缝成形质量好，三是惰性气体保护下能够保证焊缝内在质量等。但是TIG焊也有不足之处，主要的就是焊接效率相对较低，由于TIG电弧热量分散和电弧力数值低等原因，在常规的焊接参数下，单层焊接只能获得较小的熔深，对于厚度较大的板材或筒体，则需要坡口加工或多层焊。因此目前TIG焊多被用于薄件的焊接，或者多层焊的打底焊中。
活性化TIG焊（A-TIG）解决上述问题。这项技术使用特殊研制的活化材料（活性剂）在焊前涂敷到被焊工件的表面，在焊接参数不变的情况下，与常规的TIG焊相比，提高焊接熔深一倍以上，而且并不增加正面焊缝宽度。因此，对于中等厚度的材料（构件），可不开坡口一次焊透；对于更后的焊件，则可以减少焊道的层数；对于薄板亦可以提高焊接速度，或者使用小参数减小焊接变形，并且能保证熔透。
A－TIG焊最早是由乌克兰E O Paton焊接研究所在20世纪60年代发明的，并在前苏联用于能源化工和航空航天工业中。在上个世纪末期，英国TWI和美国EWI进行了研究，并商业化应用，其中EWI的活性剂FSS－7已经用于海军舰艇的制造中。目前国外开发的活性剂可以用于各种材料，包括碳钢、低合金钢、不锈钢、钛合金和镍基合金等。
由于A-TIG焊在替代常规的TIG焊方面具有广阔的市场应用前景，国外活性剂的成份和配方都是严格性保密，而且价格昂贵。哈工大焊接国家重点实验室从1998年开始对活性剂的应用进行了广泛地研究。本文采用自行配制的活性剂对不锈钢、钛合金、和铝合金在TIG焊和等离子弧焊（PAW）时对焊缝熔深的影响进行研究。
1. 实验方法
在实验中所用的材料见表1，采用自行配制的不锈钢、钛合金、铝合金焊剂。试件尺寸为150mm×50mm。试件首先采用砂纸打磨，然后使用丙酮擦洗表面以去除油污等有机物，并烘干以防止水分对实验结果产生影响。将活性剂和丙酮溶剂混合均匀，用毛刷将活性剂溶液均匀地涂敷在试件地整个表面上。
TIG焊使用焊机为Miller的Synwave350交直流焊机，等离子弧焊采用Liburdi的VP400系统。采用平板堆焊，工件的行走采用步进电机驱动。在焊接过程中严格保持焊接参数和弧长恒定，所使用的焊接参数见表2。
焊接完毕后，将试件未涂敷活性剂和涂敷活性剂部分沿横截面切开，打磨、抛光和腐蚀后考察活性剂对熔深的影响。
2.实验结果
图1－图5分别为不锈钢TIG焊。等离子深熔焊、等离子小孔焊，铝合金TIG焊以及低碳钢TIG焊涂敷活性剂前和涂敷活性剂后的焊缝横截面照片。需要指出的是，活性剂通常为氧化物、氟化物和卤化物。但是不同材料，活性剂的成分和配方不同。选择活性剂的成分除了要考虑熔深的因素外，而且需要考虑弥补焊缝合金元素的烧损以及增强焊缝的力学性能等因素。表3为涂敷前和涂敷后的熔深数值。从表中可以看出，在TIG焊中，在相同的参数下，所配制的活性剂对不锈钢、钛合金
、铝合金的熔深有很大的提高。对于等离子焊接（PAW），在熔深中也有提高，但提高的幅度没有TIG焊明显。在PAW的小孔焊中，涂敷活性剂后的焊缝金属熔化量明显增大，正面熔宽减少，背面熔宽增加。
3.结论
（1）在TIG焊中活性剂能够大幅度地提高不锈钢、钛合金、铝合金地焊缝熔深。在PAW焊中活性剂也能够提高不锈钢地熔深，但是提高的幅度没有TIG焊大，但活性剂对焊缝的成形有明显的改善。
（2）活性剂对铝合金背面成形有明显的改善，同时活性剂对钛合金焊缝的气孔起到显著的消减作用。
（3）活性剂的应用能够提高TIG焊和PAW焊的生产效率，改善焊缝成形，消减焊缝的小孔，具有很好的应用推广价值。
作者简介 ： 林三宝，1972年生，博士，副教授。研究方向：高效化焊接和焊接质量控制。
摘自 《焊接》 2002 年 9 期
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