30钢是一种性能优良的金属材料,被广泛用于焊接结构。然而,提高焊缝的韧性,改善其硬脆性一直是人们追求的目标。研究表明,如果在焊接过程中,将超声激励引入焊接熔池,在熔池中形成超声激励,则可干涉焊接熔池内金属的凝固过程,达到细化晶粒,改善焊接区金相组织,从而提高焊缝性能的目的。超声激励对焊缝组织影响的研究已经进行。然而受限于工件的形状和重量等因素的影响,采用机械振动的方式并不能适合于真正的焊接过程。利用单一焊接电弧向焊接熔池传递超声激励的方法超声激励的稳定性差。共熔池双TIG弧焊方法是近年来出现的一种新的优质高效焊接方法,它是在传统的钨极氩弧焊方法的基础上发展而来的,它可以有效地提高焊接效率,在改善焊接质量和提高熔敷率方面具有优势。本文在前期工作的基础上,将电弧超声激励与双TIG弧焊方法相结合,发展了一种超声激励共熔池双TIG弧焊方法,将其用于30钢的TIG焊接过程,不仅具有较高的焊接效率,而且其焊接接头的性能获得了改善。
采用比较研究的方法进行30钢的焊接实验。不同焊接方法所用焊接试件的尺寸完全相同,规格为3mm×100mm×250mm,焊丝为<1.2mm的低碳钢焊丝。焊接工艺参数为:两钨极间距为6mm,主电弧长4mm,超声电弧长6mm。这里要对焊接电流参数进行必要的说明。焊接过程中,对于相同的母材和焊丝而言,如果焊接的热输入不同,则焊缝的金相微观特征也会发生变化。因此,为了保证单位时间内焊缝的热输入相同,本文采用了平均电流的概念,即保持采用附加超声电弧的共熔池双TIG焊方法的双弧总电流的平均值与普通TIG弧焊方法的电弧电流的平均值相等,以基本保证两种方法在单位时间内向焊缝输入的热量是等同的。
采用超声激励的共熔池双钨极氩弧焊方法可以向TIG焊接熔池成功传递超声激励,实现超声激励条件下的焊接。附加超声电弧共熔池双TIG弧焊方法将超声电弧激励与普通直流焊接电弧相结合,克服了使用单一超声电弧进行焊接所带来的超声激励不稳定的弱点,保证了焊接过程超声激励的稳定性,并有利于焊接效率的提高。采用30钢的焊接实验表明:采用超声电弧激励双TIG弧焊可以有效改善焊缝金属的微观组织,细化焊缝微观组织,提高焊缝的抗拉性能。
总之,超声激励共熔池双TIG弧焊方法是一种很有前途的方法,但是其中有许多课题需要进一步研究,比如超声激励频率与焊缝微观组织及力学性能的定量关系等。