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随着工业生产的快速发展,中厚板应用愈加广泛,传统TIG焊方法已无法满足中厚板的高效率和高质量的连接。K-TIG焊是在传统TIG基础上,采用较大电流(一般高于300A)并配合对枪身及钨极高效冷却作用的一种焊接方法,其大幅提高了电弧穿透力,能够实现中厚板单面焊双面成型,弥补了传统TIG焊熔深浅的缺点。K-TIG焊接速度快、接头强度高且无需进行开坡口等其他工序,大大提高了生产效率,此外焊接设备成本低、操作简易使其在生产应用中具有巨大潜力。本论文采用K-TIG焊方法焊接6mm厚304不锈钢板,检测了焊接过程中的电弧电压,研究了电弧伏安特性曲线、焊缝组织及接头力学性能,比较了K-TIG与Plasma焊在焊缝组织、接头力学性能及断口等方面的差异。研究结果表明:(1)通过K-TIG电弧伏安特性曲线发现,曲线整体呈上升的趋势。当电流在260A-300A之间时,曲线处于平缓增加状态,电流超过300A后电压又迅速增大,且曲线更陡直。(2)采用K-TIG焊的方法,在电流达到380A时实现了6mm厚度的304不锈钢单面焊双面成型,焊缝截面可观察到清晰的高脚杯状熔深。焊缝表面出现了咬边现象,并随着电流增大而有所减轻,但电流增大到400A时仍然存在。焊缝熔深熔宽总体均随着电流增大而增大,但在电流达340A时焊缝熔宽反而出现减小的情况。(3)因热输入的不同以及冷却速度的影响,焊缝不同区域及不懂电流大小情况下晶粒尺寸存在差异。熔合线附近晶粒最为细小,且随着向焊缝中心移动晶粒越来越粗大。电流增大晶粒尺寸也更粗大。因晶粒尺寸大小的影响,焊缝边侧显微硬度高于焊缝中心显微硬度,较小电流下焊缝显微硬度高于大电流下焊缝显微硬度。焊缝中Mn与Cr元素含量随着电流增大而减少,电流超过300A已无法检测出Mn元素。焊缝主要由奥氏体和骨骼状或蠕虫状铁素体混合组织构成,因冷却速率过快和元素偏析的原因,导致焊缝两侧出现板条状铁素体。(4)钨极高度h以及冷却水温度C的增加均使电弧收缩效果减弱,挺度和穿透力降低。焊缝晶粒随h和C增加而细化,硬度也随h和C增加而上升。钨极高度h增加,焊缝熔合线偏移,截面熔深呈碗状。采用CO2+Ar活性保护气体时电弧收缩程度增加,但焊缝表面粗糙焊道弯曲,并且焊缝咬边现象愈加严重。活性保护气体焊缝晶粒粗大,硬度值降低。(5)比较发现,K-TIG焊缝上部熔宽余高均大于Plasma焊,但底部余高和熔宽更小。K-TIG焊接接头抗拉强度达与母材相当,接头延伸率为达到母材的88.3%,而Plasma焊接接头头延伸率为母材的73.6%。K-TIG焊缝拉伸断口韧窝密集均匀,韧窝底部未发现第二相颗粒,表现出明显的韧性断裂。