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等离子弧焊接设备由焊接电源、等离子弧发生器、控制电路、供气回路及供水回路组成。本次试验所采用的焊机为POWER MASTER 500焊机和IHEMAL ARC WC 100B焊机如图1-3所示，其外特性为陡降特性，以防止焊接电流因弧长变化而变化，从而获得稳定的熔深和熔宽。
图2.2 等离子焊机
3、焊接机器人
本试验采用的焊接机器人是日本安川公司生产的YASKAWA MOTOMAN焊接机器人（如图1-2）。
图2.3 焊接机器人
4、检测设备
（1）金相检测
采用XJL02型立式光学显微镜进行微观组织观察。具体工序如下：
1）试样制备。用240号水磨砂纸砂轮打磨试样表面；然后依次用280、320、400、600号金相砂纸进行磨制。
2）抛光。试验采用P-2金相试样抛光机抛光，先使用W5研磨膏粗抛，再用W1研磨膏精抛。
3）腐蚀。试验采用10%氢氟酸酒精溶液对试样进行腐蚀，腐蚀时间3-6秒。
（2）显微硬度测试
本试验采用402MVD型自动转塔数显显文氏硬度计测定试样的显微硬度，试验载荷设置为0.1kgf，载荷保持时间为10s。
（3）拉伸试验
采用SANS CMT5105电子万能试验机进行剪切结合强度试验。
（4）扫描电镜及能谱分析
为了研究焊接过程对化学成分的影响，对接头区域进行了扫描电镜和能谱分析，主要是研究加热区氧化情况和界面反应程度。此过程采用型号为JSM-6490的扫面电镜和OXFORD公司的INCAx-sight能谱分析仪。
3 铝基复合材料的焊接工艺试验研究
3.1 试验方法与研究方案
本试验采用TIG焊对铝基复合材料进行熔焊，通过控制焊接电流、焊接电压和焊接速度改变焊接热输入，研究各工艺参数和焊接线能量对焊缝成形及接头质量的影响。焊后，对焊缝进行宏观形貌、微观金相和扫描电镜观察，并进行能谱分析和力学性能测试，分析TIG焊对铝基复合材料的实用性，得出较优化的工艺参数。
以6061铝合金作为中间层进行等离子焊接，通过对焊缝的表面成形、微观金相和力学性能测试，研究6061铝合金中间层对焊缝成形及接头质量的影响。总体研究方案框图如图3.1所示：
图3.1研究总体方案框图
3.2 TIG焊工艺试验研究
（1） 试样预处理
焊前采用240号砂纸将试样表面磨到平整光亮，再将接头处表面进行进一步清理，将表面氧化层磨掉，用丙酮进行清洗，去除油污，露出金属光泽。处理后的试样应尽快进行焊接。
（2）试验过程
选择适当的焊枪，喷嘴高度为h=15mm，选用直径为Φ3.2的钨棒，采用纯Ar作为保护气，保护气流量为15L/min。安装工件，设定焊接工艺参数，包括焊接电流、焊接电压、保护气流量和焊接速度，进行焊接。本次试验对铝基复合材料薄板进行对接TIG焊，其接头形式示意图如图3.2所示。
图3.2 焊接接头形式示意图
试验工艺参数如表3.1所示：
表3.1 铝基复合材料TIG焊参数
序号 电流I/A 电压U/V 焊接速度v/
cm•min-1 线能量E/
KJ•cm-1
1 130 13 30 3.38
2 130 13 60 1.69
3 130 13 90 1.13
4 110 12.5 90 0.92
5 150 14.2 90 1.42
6 130 13.3 120 0.86
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