一種用于鎢極氬弧焊的活性劑及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于鎢極氬弧焊的活性劑，其特征在于：所述的活性劑包由SiO2、K2O和H2O構(gòu)成，各成分的重量百分比為18～22%的SiO2、9～16%的K2O和62%～73%的H2O，所述的活性劑在常溫下置于陰涼處密封存儲(chǔ)。該活性劑具有無毒、不含鹵化物和氟化物、成分簡(jiǎn)單，使用方法簡(jiǎn)單的特性，該活性劑的使用可以收縮焊接電弧，增加焊接熔深，提高焊接效率，降低焊接成本，減小焊接變形，可以獲得滿意的焊縫，并且具有較少的殘?jiān)?。本發(fā)明的活性劑適用于焊接所有不銹鋼和碳鋼材料。對(duì)于厚度8.5mm以下的不銹鋼和碳鋼對(duì)接焊縫，可以不開坡口，一次焊透，并且單面焊雙面成形。
【專利說明】一種用于鎢極氬弧焊的活性劑及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬焊接的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種用于鎢極氬弧焊的活性劑。
【背景技術(shù)】
[0002]鎢極氬弧焊(TIG)可用于所有金屬的連接，但由于它焊接熔深淺，通常在3mm以上厚度對(duì)接，既需要開坡口，填絲，多道焊才能完成，有時(shí)需要預(yù)熱才能施焊。所以采用TIG焊接厚板時(shí)，存在焊接變形較大，焊接效率低，生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，已不能滿足生產(chǎn)要求。
[0003]活性鎢極氬弧焊(A-TIG)是1965年由烏克蘭的巴頓焊接研究所首先提出的，如圖1所示，該技術(shù)是在焊接前的待焊區(qū)域涂上一層特殊化學(xué)成分的活性焊接劑，焊接時(shí)采用正常的焊接規(guī)范可使焊接熔深得到大幅度的提高。焊接時(shí)活性劑能夠引起電弧收縮或使熔池流態(tài)發(fā)生變化，從而大幅度地增加焊接熔深，使焊接生產(chǎn)效率提高75%。目前國際上使用的不銹鋼活性劑能夠增加焊接熔深I(lǐng)?2倍。對(duì)于8mm厚度以下的不銹鋼鋼板對(duì)接無需開坡口，可以一次焊接完成并且單面焊雙面成形?？梢蕴岣呱a(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減小焊接變形，受到各國的高度重視。
[0004]目前市場(chǎng)上的焊劑使用不方便，通常在使用前與丙酮混合，待丙酮揮發(fā)后進(jìn)行焊接，并且活性劑成分中均含有氟化物或齒化物，長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)人體造成極大傷害。焊接后工件表面不光滑，同時(shí)焊后殘?jiān)^多，需要焊后處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的用于鎢極氬弧焊的活性劑及其使用方法，它可克服現(xiàn)有技術(shù)中活性劑成分中均含有氟化物或鹵化物，長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)人體造成極大傷害。焊接后工件表面不光滑，同時(shí)焊后殘?jiān)^多，需要焊后處理的一些不足。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種用于鎢極氬弧焊的活性劑，其特征在于:所述的活性劑包由SiO2' K2O和H2O構(gòu)成，各成分的重量百分比為18?22%的Si02、9?16%的K2O和62%?73%的H2O,所述的活性劑在常溫下置于陰涼處密封存儲(chǔ)。
[0007]—種用于鎢極氬弧焊的活性劑的使用方法，其特征在于:所述的使用方法包括如下步驟:a、將需要焊接的金屬工作面進(jìn)行清理；b、將活性劑均勻涂覆在待焊的金屬工作面成型焊劑層；c、待焊劑層晾干后，進(jìn)行焊接。
[0008]使用時(shí)本發(fā)明提供了一種能有效增加焊接熔深，減少焊接熔寬，提高焊接效率同時(shí)焊劑的加入不影響接頭的力學(xué)性能及焊縫的化學(xué)成分，并且不含氯化物和氟化物等有害物質(zhì)的活性劑。本發(fā)明活性劑可以顯著增加焊接熔深，用于不銹鋼材料焊接不開坡口一次焊接最大熔深可達(dá)8.5mm,碳鋼材料一次焊接最大熔深可達(dá)6mm,大大減小熔寬，減少焊接變形，焊縫表面成形美觀，提高了焊接效率，改善焊接質(zhì)量，同時(shí)焊劑的加入沒有影響接頭的力學(xué)性能，焊縫化學(xué)成分不受影響。在相同的焊接規(guī)范下使用本活性劑與普通TIG焊相t匕，熔深最大可增加2.5倍，8mm厚的不銹鋼管可以不開坡口，不填絲一次焊透，焊縫成型良好，焊后檢驗(yàn)完全符合ccs標(biāo)準(zhǔn)。[0009]本發(fā)明與市場(chǎng)上其他活性劑相比的優(yōu)勢(shì)為:
[0010]1、為無毒、不含鹵化物和氟化物的粘稠狀液體；
[0011]2、具有增加焊接熔深，減小焊接變形，提高焊接效率，降低焊接成本等優(yōu)點(diǎn)；
[0012]3、成分相對(duì)簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)單，只需兩種化合物在實(shí)驗(yàn)室混合加熱即可制得；
[0013]4、使用方法簡(jiǎn)單；
[0014]5、可以獲得滿意的焊縫，并且具有較少的殘?jiān)?br> [0015]6、不屬于易燃易爆物品范疇。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的使用狀態(tài)參考圖。
[0017]圖2為壁厚6mm的316L不銹鋼管對(duì)接TIG焊的電弧圖。
[0018]圖3為壁厚6mm的316L不銹鋼管對(duì)接A-TIG焊的電弧圖。
[0019]圖4為壁厚6mm的316L不銹鋼管對(duì)接TIG焊的焊縫外觀圖。
[0020]圖5為壁厚6mm的316L不銹鋼管對(duì)接A-TIG焊的焊縫外觀。
[0021]圖6為壁厚6mm的316L不銹鋼管對(duì)接TIG焊的宏觀截面。
[0022]圖7為壁厚6mm的316L不銹鋼管對(duì)接A-TIG焊的宏觀截面。
【具體實(shí)施方式】:
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0024]圖1中各標(biāo)號(hào)表示如下:1工件、2焊縫、3熔池、4焊槍、5活性焊劑。
[0025]本發(fā)明所述的活性劑，其特征在于:所述的活性劑包由Si02、K2O和H2O構(gòu)成，各成分的重量百分比為18?22%的Si02、9?16%的K2O和62%?73%的H2O,所述的活性劑在常溫下置于陰涼處密封存儲(chǔ)。
[0026]一種用于鎢極氬弧焊的活性劑的使用方法，其特征在于:所述的使用方法包括如下步驟:a、將需要焊接的金屬工作面進(jìn)行清理；b、將活性劑均勻涂覆在待焊的金屬工作面成型焊劑層；c、待焊劑層晾干后，進(jìn)行焊接。
[0027]a步驟中，清理金屬工作面的氧化物和油潰，用鋼絲刷打磨金屬表面直至露出金屬光澤，而后用丙酮除去金屬工作面的油潰。
[0028]b步驟中，所述的活性劑包由Si02、K20和H2O構(gòu)成的粘稠狀液體，各成分的重量百分比為18?22%的Si02、9?16%的K2O和62%?73%的H2O,扁平毛刷將活性劑涂覆在待焊的金屬工作面，在焊縫兩側(cè)各形成寬度10mm，厚度為35-50微米的均勻焊劑層。
[0029]c步驟中，在常溫下晾干(摸上去不沾手)后，即可直接焊接。
[0030]本發(fā)明與市場(chǎng)上其他活性劑相比的優(yōu)勢(shì)為:
[0031]1、為無毒、不含鹵化物和氟化物的粘稠混合物；
[0032]2、具有增加焊接熔深，提高焊接效率，降低焊接成本，減小焊接變形等優(yōu)點(diǎn)；
[0033]3、成分相對(duì)簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)單，只需兩種化合物在實(shí)驗(yàn)室即可制得；
[0034]4、使用方法簡(jiǎn)單；
[0035]5、可以獲得滿意的焊縫，并且具有較少的殘?jiān)?br> [0036]6、不屬于易燃易爆物品范疇。[0037]實(shí)施例1
[0038](I)焊接材料和設(shè)備
[0039]選擇AISI316L等級(jí)不銹鋼管材料進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
[0040]管子規(guī)格:長(zhǎng)度125mm,直徑73mm,壁厚為6mm。
[0041]焊接設(shè)備:環(huán)縫管子焊接專機(jī)與松下WX300焊機(jī)組成的焊接系統(tǒng)
[0042](2)焊接方法
[0043]TIG焊管子對(duì)接不開坡口，不留間隙。焊前將兩根管子點(diǎn)焊固定，焊接試驗(yàn)時(shí)，焊槍固定不動(dòng)，工件固定在卡盤上進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)背面通保護(hù)氣，保證焊縫不受空氣污染。
[0044](3)焊接試驗(yàn)
[0045]在相同的參數(shù)下，分別進(jìn)行涂敷和未涂敷活性劑的焊接試驗(yàn)。
[0046]活性劑的涂敷:將待焊表面用丙酮去油潰(用棉花)，待丙酮完全揮發(fā)后，直接用細(xì)密的扁平毛刷將焊劑均勻涂覆到管子對(duì)接處，在端面兩側(cè)管面分別形成寬度10mm、厚度為35-50微米的焊劑層(焊劑的厚度通過測(cè)厚儀來測(cè)量)。焊劑的涂覆要均勻，完整，能覆蓋整個(gè)接縫區(qū)域。
[0047]所采用相同的工藝參數(shù)，如表1所示。
[0048]表1焊接工藝參數(shù)
[0049]
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[0050]試驗(yàn)結(jié)果及討論
[0051](I)焊縫外觀檢測(cè)
[0052]圖2、圖3為316L不銹鋼管對(duì)接TIG焊與A-TIG焊焊縫外觀對(duì)比圖。其中圖2為TIG焊，圖3為A-TIG焊；可以看出采用A-TIG焊技術(shù)焊縫成型較好，熔寬和熔深一致。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，不銹鋼A-TIG焊的焊縫的熔寬為5mm，而TIG焊縫的熔寬為8mm。可見采用A-TIG焊接技術(shù)，能顯著減小熔寬。
[0053](2)接頭宏觀分析
[0054]圖4、圖5為不銹鋼管對(duì)接接頭宏觀截面圖，在相同工藝參數(shù)下，不銹鋼管TIG接頭的熔深為2mm，管壁厚為5.16mm，熔深增加了 2.5倍。
[0055]因此，用傳統(tǒng)TIG焊獲得一個(gè)5mm厚的管子接頭，至少要求焊三道，接頭需預(yù)先開坡口且焊時(shí)需添絲。相比于傳統(tǒng)TIG焊接，A-TIG焊接用單道焊不需要過多地降低焊速就可以得到5mm厚的管子接頭，焊接效益是傳統(tǒng)TIG焊的3倍，這從減少填絲和坡口機(jī)加工方面就節(jié)省了很多。
[0056](3)接頭無損檢測(cè)
[0057]對(duì)A-TIG接頭進(jìn)行X射線檢測(cè)，檢查結(jié)果顯示接頭無缺陷，按照CCS評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，A-TIG接頭達(dá)到了 I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。這說明焊劑的加入不會(huì)在焊接過程中與材料中的合金元素反應(yīng)形成雜質(zhì)和氣孔，不會(huì)形成缺陷。[0058](4) A-TIG接頭力學(xué)性能測(cè)試
[0059]按照CCS的《材料的焊接與規(guī)范》進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，拉伸試樣取兩個(gè)，彎曲試樣為正彎和反彎各一個(gè)，角度為180度，壓頭直徑都為20mm。測(cè)試結(jié)果如表2所示，達(dá)到了 CCS的標(biāo)準(zhǔn)。
[0060]表2 A-TIG力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果
[0061]
【權(quán)利要求】
1.一種用于鎢極氬弧焊的活性劑，其特征在于:所述的活性劑包由Si02、K2O和H2O構(gòu)成，各成分的重量百分比為18?22%的Si02、9?16%的K2O和62%?73%的H2O,所述的活性劑在常溫下置于陰涼處密封存儲(chǔ)。
2.一種用于鎢極氬弧焊的活性劑的使用方法，其特征在于:所述的使用方法包括如下步驟:a、將需要焊接的金屬工作面進(jìn)行清理；b、將活性劑均勻涂覆在待焊的金屬工作面成型焊劑層；c、待焊劑層晾干后，進(jìn)行焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于鎢極氬弧焊的活性劑的使用方法，其特征在于:a步驟中，清理金屬工作面的氧化物和油潰，用鋼絲刷打磨金屬表面直至露出金屬光澤，而后用丙酮除去金屬工作面的油潰。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于鎢極氬弧焊的活性劑的使用方法，其特征在于:b步驟中，所述的活性劑包由SiO2' K2O和H2O構(gòu)成，各成分的重量百分比為18?22%的Si02、9?16%的K2O和62%?73%的H2O ;扁平毛刷將活性劑涂覆在待焊的金屬工作面，在焊縫兩側(cè)各形成寬度10mm，厚度為35-50微米的均勻焊劑層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于鎢極氬弧焊的活性劑的使用方法，其特征在于:c步驟中，在常溫下晾干后，即可直接焊接。
【文檔編號(hào)】B23K9/235GK103769773SQ201210403141
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月19日
【發(fā)明者】鄭惠錦, 段燦, 劉鵬, 蘭玲, 甘露 申請(qǐng)人:上海船舶工藝研究所