超聲TIG復合焊槍優(yōu)化及焊接工藝的研究.pdf

1、超聲電弧復合焊接方法具有壓縮電弧、細化組織、增大焊縫熔深的優(yōu)勢，能夠提高焊接質量和效率。目前已經(jīng)開展直流焊接、交流焊接、MAG焊接與超聲能量的復合，這些新型復合焊接方法都具有傳統(tǒng)焊接方法不具備的優(yōu)勢。而關于脈沖 TIG(P-TIG)與超聲能量復合的研究尚未開展。為了擴展超聲復合焊接的應用，研究了超聲脈沖TIG復合焊接方法(U-P-TIG)。在此基礎上，對比分析了該方法與超聲TIG復合焊接方法(U-TIG)，研究了超聲作用效果的異同。試驗

2、開展前，為增強超聲作用效果，設計了凹球面超聲變幅桿并對超聲復合焊槍進行了優(yōu)化。
　　設計了凹球面超聲變幅桿，并對原有超聲復合焊槍進行了優(yōu)化。凹球面超聲變幅桿可以顯著提高軸線聲場強度。采用凹球面超聲變幅桿后，焊縫熔深增加程度加大，組織細化程度增加，細化區(qū)域擴大。設計的水冷機構降低了焊接中超聲變幅桿的溫度，延長了連續(xù)工作時間。改進的導氣裝置提高了氣體保護效果。
　　對 U-P-TIG焊接方法從電弧形態(tài)與熔池狀態(tài)，超聲參數(shù)、焊接參

3、數(shù)影響以及接頭微觀組織與力學性能四個角度進行了深入研究。研究結果表明：超聲在基值電流時段對電弧壓縮明顯，峰值電流時僅對電弧上半部分壓縮，電弧下半部分稍有擴展；超聲的加入使熔池中心劇烈震蕩，改變了原有熔池的流動狀態(tài)。隨超聲功率、峰值電流、基值電流、占空比的增加，超聲作用效果增強，但熔深增加程度與組織細化程度各不相同，相同脈沖頻率下加超聲的焊縫組織比不加超聲的組織細化。超聲在熱輸入較大時作用效果明顯，分析認為熱輸入量大使熔池持續(xù)時間較長，超

4、聲作用時間延長。接頭組織和力學性能對比分析表明，超聲使焊縫中心等軸晶區(qū)擴大，兩個疊加熔池之間的柱狀晶被削弱，組織的改變對貧鉻現(xiàn)象有所改善，同時超聲的加入使接頭抗拉強度和延伸率都有提高。
　　最后研究了U-TIG焊與U-P-TIG焊兩種不同焊接形式中超聲作用的特點。研究結果表明：U-TIG焊接中，大電流和小電流條件下超聲都能明顯壓縮電弧，U-P-TIG焊接中，在峰值電流結束和基值電流持續(xù)時間內超聲對電弧有壓縮作用；U-TIG與U-P