超聲-TIG復(fù)合焊槍優(yōu)化設(shè)計及鋁合金焊接試驗研究.pdf

1、隨著社會的不斷進(jìn)步，工業(yè)產(chǎn)品的綠色安全和節(jié)約能耗是現(xiàn)在關(guān)注的熱點，因此需要大大地減輕它們的質(zhì)量，而鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高和優(yōu)異的耐磨性等特點，廣泛地應(yīng)用于航空航天和交通運輸?shù)阮I(lǐng)域。焊接方法在鋁合金構(gòu)件加工制造中占有至關(guān)重要的地位。然而，鋁合金的焊接接頭中存在很多缺陷，這些缺陷嚴(yán)重限制了鋁合金焊接件在工業(yè)中的應(yīng)用范圍。焊接鋁合金的方法有很多，其中，TIG焊接鋁合金有適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便和成本低等特點，具有廣泛的應(yīng)用范圍，但是其也存在熔深

2、淺、焊接效率低等問題，而目前提出的超聲輔助 TIG焊方法可以改善傳統(tǒng)TIG焊的缺點，在鋁合金的焊接中具有獨特的優(yōu)勢。
　　超聲TIG復(fù)合焊槍是超聲TIG焊接方法的重要部件，復(fù)合焊槍的好壞直接決定了超聲TIG復(fù)合焊接結(jié)果的好壞。目前，超聲TIG復(fù)合焊槍裝置還不夠完善，因此，本文重新優(yōu)化設(shè)計復(fù)合焊槍，實現(xiàn)復(fù)合焊槍的一體化和實用化。對復(fù)合焊槍進(jìn)行了相應(yīng)的測試，結(jié)果表明復(fù)合焊槍可以進(jìn)行穩(wěn)定可靠的焊接工作，并確定了復(fù)合焊槍的最佳輻射端高度；

3、利用COMSOL有限元軟件對變幅桿下方到工件表面上方的空間進(jìn)行了聲場狀態(tài)模擬，計算出了聲壓和聲輻射力分布特征。
　　采用高速攝像對焊接電弧進(jìn)行了拍攝，與 TIG電弧相比，超聲復(fù)合電弧發(fā)生了收縮現(xiàn)象，弧光變亮，并且首次觀察到電弧的周期跳動現(xiàn)象；利用電流電壓傳感器對焊接電弧測量結(jié)果說明超聲的加入使電弧電壓均值提升，電弧熱效率提高。復(fù)合電弧產(chǎn)生這些現(xiàn)象的主要原因是超聲輻射力影響了電弧等離子體的運動狀態(tài)。
　　使用普通TIG焊和超聲

4、TIG焊對T8態(tài)2195鋁鋰合金進(jìn)行焊接，接頭顯微組織觀察結(jié)果為：焊縫內(nèi)主要為α-Al與θ-Al2Cu相的共晶組織，普通TIG焊縫內(nèi)有明顯的縮孔存在，而超聲 TIG焊縫內(nèi)由于有超聲對熔池的振動攪拌作用使其組織更加致密；在熔合區(qū)發(fā)現(xiàn)Al-Li合金熔焊特有的等軸細(xì)晶區(qū)，超聲TIG焊過程更有利于形成等軸細(xì)晶區(qū)，因此接頭中該種組織較為明顯；熱影響區(qū)內(nèi)粗大的晶粒以及呈網(wǎng)狀分布的硬脆共晶組織是接頭斷裂的根源。力學(xué)性能測試結(jié)果表明：超聲的加入使接頭強(qiáng)