2219鋁合金超聲-TIG復(fù)合焊中超聲頻率的影響.pdf

1、目前鋁合金焊接應(yīng)用最廣泛的方法是交流TIG焊接。交流TIG焊能實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)焊接、得到優(yōu)良焊縫、焊接精度高;但是單道熔深淺,焊接效率低。超聲-TIG復(fù)合焊使得電弧收縮、能量更集中,焊縫的熔深增加明顯。超聲頻率的改變對(duì)于超聲的空化作用、聲流效應(yīng)、熱及機(jī)械作用都有直接影響。研究表明,超聲頻率對(duì)于熔體中氣孔、焊縫微觀組織、焊縫的力學(xué)性能等都有重要影響。頻率作為超聲的重要參數(shù),研究其在超聲-TIG復(fù)合焊時(shí)的影響具有重要意義。
　　利用COMS

2、OL Multiphysics模擬軟件,建立超聲-TIG復(fù)合焊的聲場模型、優(yōu)化超聲變幅桿,最終凹面變幅桿的曲率半徑選擇21mm。凹面變幅桿與平面變幅桿比較具有電弧穩(wěn)定性好、聲場強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。與平面變幅桿對(duì)比,凹面變幅桿電弧壓縮更好、焊縫的熔合區(qū)寬度減小,焊縫中心的晶粒組織細(xì)化;從抗拉強(qiáng)度分析凹面變幅桿的抗拉強(qiáng)度提高了9.3MPa,兩者共同說明凹面變幅桿比平面變幅桿超聲作用效果好,在試驗(yàn)中驗(yàn)證了模擬的結(jié)果。
　　通過平板堆焊試驗(yàn),根

3、據(jù)焊接成形、宏觀形貌、測(cè)量焊縫的深寬比,最終確定超聲頻率28kHz和40kHz時(shí)最佳的輻射端高度為21mm和18mm。對(duì)比不同頻率下超聲的影響,試驗(yàn)結(jié)果表明超聲的施加對(duì)于熱影響區(qū)的回復(fù)軟化、熔合區(qū)尺寸減小成分均勻化、焊縫中心組織細(xì)化作用效果明顯;使得第二相在熔合區(qū)的分布均勻,形態(tài)窄小;使得焊縫中間第二相分布均勻,尺寸小且彌散,并且當(dāng)超聲頻率為28kHz時(shí)效果最好。超聲的施加明顯提高了接頭的拉伸性能,28kHz的抗拉強(qiáng)度最高為274.9M

4、Pa,相比于普通TIG提高了12.85％。
　　初步分析超聲頻率對(duì)超聲-TIG復(fù)合焊的作用機(jī)制。建立聲場模型,分析聲壓幅值及聲輻射力在軸向呈周期性分布;隨頻率增加,周期減小、大小增加。超聲在傳播過程中隨頻率的增加衰減增加。用高速攝像拍攝不同超聲頻率下的電弧,圖像處理后測(cè)量得到電弧的長徑比。相比于TIG焊,超聲頻率為28kHz時(shí),面積壓縮率為18.36%,壓縮效果最好。根據(jù)Rayleigh-Plesset方程描述空化泡的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,超