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简述焊接时焊剂的体现


  试验部分试验材料及设备试验材料为ZA合金,用金属型铸造法加工成尺寸为200mm×140mm×20mm的试板。填充材料为与母材同质的ZA合金经 过金属型铸造制成的焊棒。通过对铝及其合金焊剂成分作用的分析,结合ZA合金自身的特点,选择氟化物及氯化物作为焊剂[2]。本研究选用的焊剂为KCl、 KF、LiCl、ZnCl2的混合物。其中KF有溶解金属氧化物的特性,作为助焊剂加入。试验前,将焊剂配制成水溶液,然后用刷子均匀涂敷在焊棒表面及待 焊试板表面。试验设备为NSA―200交流钨极氩弧焊机。试验方法试焊前,对试板取样,利用X射线衍射仪进行测定,?#21248;?#23450;其表面氧化膜组成。首先,不加焊 剂表面堆焊,然后添加焊剂对试板进行堆焊。在焊接过程中观察?#32513;?#30340;稳定性及熔池,初步判断焊剂对焊接工艺性的影响。截取焊缝试样,并磨制金相试样,在金相 显微镜下观察母材、焊缝及熔合区的组织。
  试验结果及讨论母材表面X射线衍射曲线。母材表面X射线从中可以看出,母材表面氧化膜的主要成分为ZnO、Al2O3、MgAl2O4、 ZnAl2O4.这些氧化膜的熔点都比较高,如ZnO1905℃,Al2O32050℃,MgAl2O42130℃,且高温下不易分解。试验过程中的宏观 观察发现,加入焊剂时飞溅少,焊接过程稳定。可以解释为加入的焊剂有去除氧化膜、保证?#32513;?#31283;定燃烧的作用。焊后采集焊缝表面的?#24615;?#36827;行X射线衍射分析, 发现表面?#24615;?#30340;相组成主要是大量的氧化物。这表明焊接过程中存在?#29616;?#30340;氧化现象。ZA合金母材的金相组织(a)、(b)。(c)为不加焊剂时焊缝的组织。 (d)为添加混合焊剂时焊缝的组织。
  混合焊剂的焊后?#24615;?#37319;样X射线衍射曲线为了研究其去膜机理,单独用LiCl作为焊剂进行焊接。焊后?#24615;?#37319;样X射线衍射曲线。在使用LiCl焊剂的焊后 ?#24615;?#37319;样中发现了Li2O、Li2O2和ZnCl2,同时通过观察发现LiCl有一定的去除氧化膜的作用。这?#19988;?#20026;LiCl在焊接条件下发生如下冶金反 应:生成的AlCl3气体从氧化膜下外逸,破碎氧化膜,并形成白色焊接烟雾,而Li2O则呈熔渣状漂浮在焊接熔池表面,又可能继续被氧化,发生如下?#20174;?#19981; 论使用焊剂还是不使用焊剂,焊缝表面都有大量的氧化膜存在。加入焊剂的主要作用是在焊接过程中破碎熔池表面的氧化膜,保证?#32513;?#31283;定燃烧。在加入的焊剂中只 有ZnCl2可以通过冶金?#20174;?#21521;焊缝中过渡合金元素,以补充焊接过程中蒸发和氧化的Zn.结论母材表面形成的氧化膜的主要成分为ZnO、Al2O3、 MgAl2O4、ZnAl2O4.这些氧化物的熔点都比较高,高温下不易分解。由于焊缝的冷却速度较快,其片层状的共晶组织比母材细小。焊缝中的α'树枝 状晶数量多于母材,α'+β二元共晶组织相对数量减少。而加入焊剂时焊缝中的菊花状组织要比不加焊剂时多,说明焊剂有向焊缝中过渡合金元素Zn的作用。加 入焊剂的主要作用是破碎焊接过程中的难熔氧化膜,保证熔池液体金属和母材好地接触熔合;焊剂可以通过冶金?#20174;?#21521;焊缝过渡Zn,以补偿焊接过程中Zn的蒸 发和氧化烧损。

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