薄板铝合金tig焊焊接工艺优化设计与焊后质量检验(编辑修改稿)

薄板铝合金tig焊焊接工艺优化设计与焊后质量检验(编辑修改稿)内容摘要：

加工技术的发展，铝合金在工业中的应用比重越来越大，应用范围也越来越广泛。 焊接作为 铝合金工程构件最主要连接方法，随着现代新型工业的发展，铝合金的焊接技术随着工业需求飞速发展。 早在 1998 年，由肯塔基大学的机器人及制造系统中心和美国国家科技基金资助而研制的双焊枪 TIG焊，采用恒定的方波交流电流， 两 把焊枪正向对立分布，分别指向工件正反两面，不仅双面成形而且一部分电流从一把焊枪通过工件传到另一把焊枪，再回到电源。 这种电流的流动使得电弧更加集中 ，熔深增加，减少厚板的焊接层数。 同时还由于降低了热输入，使 HAZ 范围减少，裂纹出现率降低，焊后变形小。 此外，此焊接法不需要使用填充焊丝，因此不会使合金成分发生很大的改变，提高了焊缝质量而且降低了生产成本 [6]。 后来， Y. M. ZHANG 和 S. B. ZHANG 用此法对 6061 铝合金进行了焊接，对于 毫米厚的铝板可以在不预热的情况下，仅用 150A 电流和焊接速度为 2mm/s 单道焊就可以充分焊透。 与传统的交流 TIG焊相比，双枪 TIG焊不仅可以简化焊接工艺 、 节省能量而且其焊缝强度和延展性都高于普 通的交流 TIG焊 [7]。 另外，在铝合金中厚板焊接方面， 芬兰 Kemppi 焊研公司通过对铝合金焊接电源的研究，在 2020 在市场上推出的一款全数字化脉冲(double pulse)MIG 焊机 Kemppi pro Evolution，使得送丝速度与脉冲频率调节在焊接过程中自动吻合适应 而提高焊接质量，进一步提高了焊接效率和可施焊母材的厚度 [3]。 除此之外，美国航空航天管理局 (NANA)对铝合金焊接电源的变极性进行了大量的研究 ,成功研制了以变极性等离子弧焊工艺 (VPPAW)为核心的焊接技术和相应的设备 ,并成功地实现了厚板铝合金构件的 焊接 [4]。 6 综上所述，未来铝合金焊接的有些发展趋势有： ，焊接质量增强。 随着研究的深入，铝合金焊接技术理论更加成熟，许多焊接问题迎刃而解，并对焊接工艺进行改善。 焊接机器人，数控技术等应用在铝合金焊接中，并逐渐的到推广，以减少因为人为操作失误而造成焊接的缺陷。 通过新设计新方法来提高铝合金可焊性。 诸如复合焊和搅拌摩擦焊新工艺已经出现。 在国内外焊接研究中，我们能清楚看到电子元 件 、 计算机技术以及数字通讯的发展影响着焊接及其设备的发展。 3 .实验内容 针对薄板铝合金焊接时存在易烧穿、气孔和焊接变形等工艺缺陷 ,本次实验主要针对薄板 铝 合金 TIG焊方法中的烧穿问题，焊接变形问题，气孔问题问题进行研究。 ：大量的薄板焊接试验证明 ,烧穿是薄板电弧焊时的主要问题之一 ,其产生与熔池受力密切相关。 水平焊时 , 熔池主要承受如下几种力 : 1) 熔融金属的重力 F重 , F重决定于熔池金属量的多少。 2) 电弧吹力 F电弧 , F电弧主要由电流大小决定。 3) 熔池金属表面张力 F表 , F表除与金属 种类有关外 ,还与熔池表面状态有关。 4) 固、液态金属的附着力和液态金属的内聚力都是保持熔池的内力 ,对烧穿的影响可不计。 ：焊接过程是一个局部加热和冷却的过程。 在焊接热作用下 ,形成焊接温度场 ,材料受到不均匀的加热和冷却 ,会造成不均匀的应力状态 ,形成不同程度的应力变形及应变。 而薄板由于其自身拘束度小 ,焊接时变形较大。 其中以波浪变形最为严重 ,且很难矫正。 铝及其合金等一些热膨胀系数较大的材料 ,变形尤为严重。 因此 ,对于薄板的焊接 ,如何获得美观而无变形的焊缝是首先要解决的问题 : 焊接过程 中 ,熔池周围充满着成分复杂的各种气体 ,这些气体主要来自周围的空气 ,焊件上的杂质如铁锈、油漆。