一種新型納米顆粒增強活性鎢極氬弧焊接方法技術

本發明專利技術公開了一種新型納米顆粒增強活性鎢極氬弧焊方法，屬于活性焊接技術。其特征在于：在焊接之前，先將氧化物活性劑粉末和納米陶瓷顆粒按比例混合，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，活性劑的平均涂敷量為5mg·cm-2。待丙酮揮發后進行鎢極氬弧焊接。采用納米顆粒增強活性鎢極氬弧焊接得到的焊縫表面波紋細膩光滑；比傳統鎢極氬弧焊的焊縫熔深增加了110%；焊縫熔合區晶粒與采用活性鎢極氬弧焊相比明顯減小；焊接接頭拉伸性能比采用活性鎢極氬弧焊提高64.6%。解決了鎂合金鎢極氬弧焊熔深淺和活性鎢極氬弧焊晶粒粗大的難題。

【技術實現步驟摘要】

其特征在于在焊接之前，先將氧化物活性劑粉末和納米陶瓷顆粒按比例進行混合，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40 mm，活性劑的平均涂敷量為5 mg · cm—2。待丙酮揮發后進行鎢極氬弧焊接。
技術介紹
鎂合金以其低比重、好的加工性能、豐富的天然儲量而日益受到人們關注。與其它金屬材料及工程塑料相比，鎂合金具有高的比強度和比剛度、優良的阻尼減震性、電磁屏蔽性、機械加工性和鑄造性能。鎂合金將成為21世紀最重要的商用輕質結構材料。鎂合金的廣泛應用必然涉及到連接問題，焊接作為一種重要的連接方法自然也備受關注。在很多焊接方法中，例如=TIG焊、LBW焊、EBW焊、FSW焊等都已在鎂合金焊接中得到了應用。TIG焊是用來焊接有色金屬、不銹鋼、鎳基合金、鈦合金等材料的常用方法。它的優點是焊接質量高，幾乎可用于所有金屬的連接。但TIG焊也存在焊接熔深淺、生產效率低的缺點。在上世紀60年代，烏克蘭巴頓焊接研究所的專家根據焊縫中微量元素影響焊縫熔深的這一現象，于焊接前將含有某些微量元素的活性焊劑涂在待焊工件表面上進行焊接，用以影響焊縫的形狀，從而達到有選擇地控制焊縫形狀的目的，隨后的研究成果逐步形成最初的A-TIG焊接工藝。其中Marya等人研究了氯化物對直流正接A-TIG焊的影響。劉黎明等人研究了氧化物和鹵化物對交流A-TIG焊的影響。徐杰等人研究了氧化物和氯化物對交流填絲A-TIG焊熔深和焊縫組織的影響在鋼的焊接中應用活性劑可獲得比普通TIG焊3倍的熔深。以上研究主要解決的是鎢極氬弧焊的熔深較淺和焊接效率低等問題，但是鎂合金活性焊過程中由于活性劑的覆蓋往往對焊接接頭組織及性能造成不良影響。例如由于活性劑導熱性差，覆蓋在熔池表面，使得熔池的溫度梯度減小，熔池冷卻速度降低，導致了鎂合金熔合區晶粒的嚴重粗化。這個現象都大大降低了焊接接頭的力學性能。因此，在采用活性鎢極氬弧焊進行鎂合金焊接時必須研究解決鎂合金熔合區晶粒粗化的措施，以得到具有良好綜合性能的焊接接頭。從生產應用的角度來看，也可以減輕鎢極氬弧焊焊前準備的工作量，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增強焊接接頭性能的適用于鎂合金鎢極氬弧焊的新型焊接方法。
技術實現思路
本專利技術目的是提供一種適用于改善鎂合金活性鎢極氬弧焊的新型焊接方法，該方法既可以顯著提高焊接接頭的熔深又可以細化母材晶粒，從而達到提高焊接接頭拉伸性能的目的。在進行傳統鎢極氬弧焊焊接之前，先將被焊工件表面仔細打磨并用酒精清洗以除去氧化物和油污。將氧化物活性劑粉末和納米陶瓷顆粒按比例進行混合，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40 mm，活性劑的平均涂敷量為5 mg · cm—2。待丙酮揮發后進行鎢極氬弧焊接。經過大量系統的實驗研究，我們可以得出以下結論納米顆粒增強活性鎢極氬弧焊能明顯增加焊縫熔深，這是“Marangoni對流”的作用結果；并且隨著Marangoni對流進入熔池納米陶瓷顆粒不僅可以促進焊縫液態金屬的形核結晶達到細化焊縫晶粒的目的，同時也起到彌散強化的效果，從而影響鎂合金焊接接頭的力學性能。本專利技術優點是通過氧化物活性劑粉末和納米陶瓷顆粒的綜合作用，既能顯著提高焊縫熔深又可以改善鎂合金焊接接頭的力學性能。拉伸測試結果表明，采用此方法進行鎂合金鎢極氬弧焊時，焊接接頭的極限抗拉強度明顯增加。附圖說明圖1是活性鎢極氬弧焊焊縫成形照片。圖2是納米顆粒增強活性鎢極氬弧焊焊縫成形照片。圖3是活性鎢極氬弧焊焊縫橫截面熔深照片。圖4是納米顆粒增強活性鎢極氬弧焊焊縫橫截面熔深照片。圖5是活性鎢極氬弧焊焊縫熔合區顯微組織照片。圖6是納米顆粒增強活性鎢極氬弧焊焊縫熔合區顯微組織照片。圖7是活性鎢極氬弧焊和納米顆粒增強活性鎢極氬弧焊焊后焊接接頭的應力應變曲線。具體實施例方式例I 納米顆粒增強活性鎢極氬弧焊過程中采用的氧化物活性劑和納米陶瓷顆粒的重量配比為TiO2 60%和納米SiC顆粒40%。先將TiO2活性劑粉末和納米SiC顆粒按比例進行混合，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40 mm，活性劑的平均涂敷量為5 mg · cm_2。待丙酮揮發后進行鎢極氬弧焊接。對板厚為5 mm的AZ31鎂合金板材進行鎢極氬弧焊，采取的焊接規范為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種新型納米顆粒增強活性鎢極氬弧焊接方法，本專利技術的特征是活性劑由氧化物活性劑粉末和納米陶瓷顆粒組成，其重量配比為TiO2：50％～70％和納米SiC：30％～50％。

【技術特征摘要】
1.一種新型納米顆粒增強活性鎢極氬弧焊接方法，本發明的特征是活性劑由氧化物活性劑粉末和納米陶瓷顆粒組成，其重量配比為TiO2 :50% 70%和納米SiC :30% 50%。2.本發明的特征是先將活性劑粉末按...

【專利技術屬性】
技術研發人員：沈駿，李詩增，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：