橫向超聲隨焊控制鋁合金焊接熱裂紋的機(jī)理研究.pdf

1、基于力學(xué)角度,針對(duì)鋁合金薄板焊接時(shí)熱裂紋傾向嚴(yán)重的問題,提出橫向超聲隨焊控制鋁合金焊接熱裂紋的新方法。該方法的原理為焊接過程中,在垂直于焊縫中心截面(橫向),對(duì)處于脆性溫度區(qū)間(BTR)的焊縫金屬施加一適當(dāng)?shù)臋M向功率超聲波,其產(chǎn)生的激振載荷使得高溫焊縫金屬產(chǎn)生橫向擠壓塑性應(yīng)變,以抵消焊縫金屬在凝固過程中受到的致裂拉伸應(yīng)變,改變熱裂紋產(chǎn)生的力學(xué)條件,從而抑制焊接熱裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展,達(dá)到控制焊接熱裂紋的目的。
　　根據(jù)橫向超聲隨焊控制

2、鋁合金焊接熱裂紋的工作原理,自行設(shè)計(jì)了一套橫向超聲隨焊裝置,且該裝置能很好地滿足焊接試驗(yàn)要求。
　　采用有限元數(shù)值模擬與焊接工藝試驗(yàn)相結(jié)合的方案,以闡明橫向超聲隨焊控制焊接熱裂紋的機(jī)理。利用MARC軟件建立橫向超聲隨焊有限元模型,對(duì)橫向超聲激振作用下鋁合金薄板的焊接溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,論證了模型的可靠性以及新方法的可行性,從理論上找出了焊接工藝參數(shù)的最優(yōu)匹配以及超聲激振裝置的加載位置及加載寬度。模擬結(jié)果表明:

3、橫向超聲激振能夠在BTR區(qū)金屬產(chǎn)生橫向擠壓塑性應(yīng)變,并依靠BTR區(qū)金屬的塑性變形把應(yīng)變傳遞到焊縫中心,常規(guī)焊時(shí),焊縫中心處橫向應(yīng)應(yīng)變表現(xiàn)為拉應(yīng)變,其值為3.639％,施加功率50W的橫向超聲焊接,橫向拉應(yīng)變下降到2.274%,施加功率150W的橫向超聲焊接,橫向應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)變,為-4.093%,說明橫向超聲對(duì)焊縫金屬起到擠壓作用,且效果明顯,能夠減小熱裂紋傾向。
　　在自行研制的裝置上進(jìn)行常規(guī)焊和橫向超聲隨焊兩種工藝條件下的焊接