铝合金螺旋管焊接成型工艺技术研究(3)
1.1.3 双枪TIG焊
双焊枪TIG焊是指使用一台电源，两 把焊枪一起施焊，工件不接焊接电缆，二次线的正负极分别接上一把TIG焊枪。焊接时，两把焊枪正对着，分别指向工件的正反两面。焊接过程中，电流从一把焊枪透过工件，然后流向另一把焊枪，这样能使电弧更加集中，进而增加熔深，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。采用该方法焊厚板，还可不使用填充焊丝，因而，在提高质量的同时，显著提高生产率，降低生产成本[5]。
1.1.4 铝合金穿孔型等离子弧立焊
早期铝合金穿孔型等离子焊是以平焊形式出现的，但后来实践发现，立焊方式不仅可以使可焊厚度增加，更重要的是焊缝成形稳定性有显著提高。等离子焊时，熔池中液态金属受重力、等离子射流的正向压力和切向力、液体金属表面张力等。当等离
子弧相对焊件向上移动时，在这些力的综合作用下，液态金属沿小孔边缘向下流动，并在穿孔下方重新愈合形成焊缝，使穿孔熔池得以动态保持，实现焊接。由于穿孔型等离子弧立焊可实现中厚板的单面焊、双面同时自由成形，并且气孔和夹杂物少，焊
接变形小，生产率高，成本低，因而成为航天工业中重大铝合金部件的首选焊接方法。目前等离子弧立焊存在的主要问题是焊缝成形和再现性差，美国航空航天管理局（NANA）对此进行了大量的研究，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。
1.1.5 搅拌摩擦焊
与传统熔化焊技术相比，FSW所得接头具有晶粒细小、疲劳性能、拉伸性能和弯曲性能良好等优点；FSW 焊接过程无飞溅、无烟尘、无气孔，不需添加焊丝和保护气体，是一种清洁加工制造技术。由于接头部位不存在金属的熔化过程，故不存在熔焊时的各种缺陷，焊缝成形较好。同时由于不存在熔焊过程中接头部位大范围的热塑性变化过程，FSW 焊后接头的内应力小、变形小。 与普通摩擦焊相比，FSW 不受轴类零件的限制，可用于板结构的焊接。尤其值得指出的是，搅拌摩擦焊具有适合于自动化和机器人操作的诸多优点。此外，FSW焊接时没有严重的电磁干扰，对于批量生产，不需要进行打磨、刮擦之类的表面处理，使用非损耗的搅拌头[6,8]。
1.2 课题主要研究内容
本题主要针对核电用的螺旋管焊接成型工艺，主要进行的6mm和8mm厚的5083铝镁合金螺旋管焊接方法和工艺研究，开展6mm和8mm厚的5083铝镁合金板间的焊接工艺试验研究，对双弧双面TIG焊接方法和工艺进行探究研究。结合铝合金的焊接工艺性能，研究双弧双面TIG焊的工艺规范，并对焊接接头微观组织进行分析，从而确定该铝合金的焊接工艺参数。主要内容如下：
1） 螺旋管双面双TIG弧焊接成型工艺方法设计，具体包括螺旋管焊接特点分析、 螺旋管双面双TIG弧焊接方法的设计、螺旋管双面双TIG弧焊接系统构建等；
2） 研究5083铝合金的焊接特性，根据试件的不同厚度和坡口形式，制定合适的焊接工艺规范。观察焊缝宏观照片，并做X光检测等研究；
3） 对试验所得到的焊接接头进行金相组织分析、拉伸试验，硬度测试等力学性能测试；
4） 完成高强铝合金双面双弧TIG焊接工艺与测试分析报告。
2 螺旋管双面双TIG弧焊接方法设计
2.1铝镁合金螺旋管焊接难点分析
铝镁合金在焊接过程中会遇到很多难题，焊接过程中液态铝在高温时能吸收大量的氢,冷却时氢在其中的溶解能力急剧下降,在固态时又几乎不溶解氢,致使原来溶于液态铝的氢大量析出,形成气泡。同时,因铝及铝合金密度小、导热性很强,不利于气泡的逸出,因此,铝及铝合金焊接易产生气孔。此外,铝镁合金化学活泼性强,表面极易形成熔点高的氧化膜Al2O3和MgO,由于MgO的存在,形成的氧化膜疏松且吸水性强,这就更难避免焊缝中产生密集气孔。用TIG焊,虽然负半周瞬间氩离子对氧化膜具有“阴极雾化”作用,但并不能去除氧化膜中的水分,因而铝镁合金焊接比纯铝具有更大的气孔倾向。