超聲-TIG復(fù)合焊炬優(yōu)化設(shè)計(jì)及中厚板鋁合金工藝研究.pdf

1、TIG焊是一種常見焊接鋁合金的方法，但焊接效率低、容易產(chǎn)生缺陷，如氣孔、裂紋等，限制其進(jìn)一步應(yīng)用。本文建立了空腔超聲-TIG（U-TIG）復(fù)合焊接系統(tǒng)，試驗(yàn)結(jié)果表明，超聲的加入可以增加熔深、提高焊接效率，細(xì)化晶粒和改善組織，細(xì)化第二相，使第二相析出數(shù)量有所增多、更加均勻彌散分布，同時(shí)力學(xué)性能也有所提高。
　　首先進(jìn)行了超聲換能器和空腔變幅桿的理論設(shè)計(jì)，運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析和優(yōu)化，設(shè)計(jì)加工了焊接接電裝置、水冷系統(tǒng)和氣體

2、保護(hù)系統(tǒng)，組裝了空腔超聲-TIG復(fù)合焊炬。與原有復(fù)合焊炬相比，空腔復(fù)合焊炬操作更加靈活，氣體保護(hù)效果和水冷效果會(huì)更好，可以實(shí)現(xiàn)大電流焊接，復(fù)合系統(tǒng)更加一體化和實(shí)用化。
　　通過初步試驗(yàn)驗(yàn)證，氣體保護(hù)效果和水冷效果良好，電弧比較穩(wěn)定。通過打水試驗(yàn)、高速攝像拍攝電弧、焊接試驗(yàn)，確定空腔變幅桿諧振距離H=30為最佳超聲工藝參數(shù)。堆焊試驗(yàn)結(jié)果表明，超聲-TIG焊縫熔深提高了50％，深寬比是普通TIG的2倍。薄板對(duì)接試驗(yàn)結(jié)果表明，超聲的加入

3、可以提高焊接效率，使焊縫成形更加美觀，細(xì)化了晶粒和第二相，第二相數(shù)量增多、更加均勻和彌散地分布。力學(xué)性能測試結(jié)果表明，超聲的加入使接頭硬度有所增加，熱影響區(qū)寬度有所減小，抗拉強(qiáng)度平均值提高了8.9%，可以達(dá)到母材抗拉強(qiáng)度的69.3%。SEM掃描斷口表明，普通TIG斷口為脆性斷裂，超聲-TIG斷口為韌脆混合斷裂。
　　進(jìn)行了8mm厚鋁合金對(duì)接工藝試驗(yàn)研究。在不同焊接電流和送絲速度下，找到了打底焊和蓋面焊的最佳工藝參數(shù)，超聲的加入可以

4、提高焊接效率、節(jié)省焊材，使焊接過程更加穩(wěn)定，焊縫成形更加美觀。觀察焊縫組織，超聲的加入細(xì)化晶粒和第二相，第二相數(shù)量增多、更加均勻和彌散地分布。超聲的加入使接頭硬度值有所增加，熱影響區(qū)寬度有所減小，接頭的抗拉強(qiáng)度平均值提高了9.3%，最高抗拉強(qiáng)度值達(dá)到母材抗拉強(qiáng)度的60%。SEM掃描斷口表明，普通TIG斷口為脆性斷裂，超聲-TIG斷口為韌脆斷裂。
　　8mm厚鋁合金對(duì)接試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，普通TIG蓋面焊的微觀組織和第二相比打底焊要細(xì)小，而