[发明专利]一种用于铝合金交流TIG焊接的高效活性剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于交流TIG焊的高效活性剂，适用于铝合金材料的焊接，尤其是中厚板铝合金的高效TIG焊接。

背景技术

铝合金材料在汽车、机车等制造业以及航空航天工业等尖端领域中得到日益广泛的应用。铝合金材料的广泛使用，要解决的关键技术之一就是连接问题，焊接无疑是首选的一种先进的连接方法。传统的TIG焊（Tungsten Inert Gas Welding）由于具有焊接质量高，焊件的熔化量可以精确控制等特点，在生产中得到了广泛的应用。但TIG焊的单道焊熔深浅，对材料成分变化敏感，特别是生产效率低，以至于在焊接生产中需要消耗更高的能量。这些缺点制约了传统TIG焊在铝合金焊接中的应用。活性TIG焊接（Activating flux - TIG，简称A–TIG）方法是使用特殊研制的活性剂材料，焊前涂敷到被焊工件表面，再进行焊接。与常规的TIG焊相比，在焊接工艺参数不变的情况下，活性TIG焊接工艺显著增大焊接熔深，而且并不增加正面焊缝宽度。因此，是一种高效率、低能耗的新型焊接方法。活性TIG焊起初由前苏联巴顿焊接研究所（PWI）在20世纪60年代研制，但是直到20世纪90年代末期才在欧美国家的研究机构开展广泛的研究。国内学者对低碳钢、不锈钢等材料的活性焊接工艺进行了大量研究，研发出了多种成系列的活性剂材料，也推动了活性焊接技术的应用。而高效活性剂材料的研制有利于促进活性TIG焊接技术在铝合金制品生产制造中的推广应用。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于铝合金交流TIG焊接的高效活性剂，与现有的传统TIG焊技术相比，施加本发明提出的高效活性剂于待焊位置，在焊接铝合金材料过程中，能够显著增大焊接熔深，弥补传统TIG焊接铝合金焊接效率的不足，从而在相对较小的焊接电流下获得相对更高的焊接生产效率，达到节能、高效的目的。

本发明提出的用于铝合金交流TIG焊接的高效活性剂由Cr₂O₃粉末、TiO₂粉末和La₂O₃粉末组成，其重量配比为：Cr₂O₃：55%～65%，TiO₂：20%～30%，La₂O₃：10%～20%。

该活性剂为粉末状，各粉末粒度为250目。使用前，将该粉末活性剂在80～100℃温度下真空干燥1～2小时，再加入丙酮搅拌，均匀混合为浆状，并涂覆覆盖全部待焊位置，涂覆厚度为0.2mm～0.5mm。待丙酮挥发后，即进行焊接。

该活性剂适用于铝合金材料的交流TIG焊接。

大量系统的试验研究表明，在铝合金的活性TIG焊接中采用该活性剂，可以综合发挥Cr₂O₃粉末、TiO₂粉末和La₂O₃粉末各自的效果，使自由TIG电弧产生收缩，增大电弧导电通道的电阻热效应，使焊接电弧热源作用更加集中，并且能够改变铝合金焊接熔池中熔融金属的表面张力梯度方向。本发明的优点是，在活性TIG焊接铝合金中使用该活性剂，在相同焊接工艺条件下，可以获得3～5倍于传统TIG焊接的熔深效果，使焊接效率显著提高，并且焊缝表面成形良好。附图说明

图1是传统TIG焊接5mm厚2024铝合金所得的焊缝表面成形。

图2 是传统TIG焊接5mm厚2024铝合金所得的焊缝横截面成形。

图3是实施例1中采用活性TIG焊接5mm厚2024铝合金所得的焊缝表面成形。

图4是实施例1中采用活性TIG焊接5mm厚2024铝合金所得的焊缝横截面成形。

图5是实施例2中采用活性TIG焊接5mm厚2024铝合金所得的焊缝横截面成形。

图6是实施例3中采用活性TIG焊接5mm厚2024铝合金所得的焊缝横截面成形。

图7是实施例4中采用活性TIG焊接5mm厚2024铝合金所得的焊缝横截面成形。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

图1和图2显示了传统TIG焊接5mm厚2024铝合金板材的焊缝表面成形效果和焊缝熔深效果，所采用的焊接工艺参数为：焊接电流为交流150A，焊接速度为60cm/min，氩气流量为10L/min，焊枪倾角为90°。