超聲電弧複合焊接的聲學頻率影響及能量傳輸效率研究

《超聲電弧複合焊接的聲學頻率影響及能量傳輸效率研究》是依託哈爾濱工業大學，由孫清潔擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超聲電弧複合焊接的聲學頻率影響及能量傳輸效率研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孫清潔

項目摘要

針對目前超聲振動與焊接複合過程中的問題：焊接電弧聲學屬性未知和熔池金屬晶粒細化不明顯，提出變振動頻率的雙脈衝複合焊接技術。通過變革傳統超聲載入模式，克服焊接過程中超聲振動作用效果差的問題。超聲振動頻率作為變參量可實現多態物質的諧振，達到對焊接電弧及熔池內超聲能量的有效傳遞。同時在雙脈衝模式下，通過峰值載熱、基值載聲，實現超聲能量有效傳遞，解決鈦合金、鋁合金等焊接過程中晶粒粗大及氣孔問題。此外對焊接電弧聲學屬性的探索可增加能量複合效果，提高超聲利用效率。本項目主要研究超聲新載入方式下超聲振動頻率對焊接電弧和熔池諧振影響規律。揭示雙脈衝複合焊接中多能量場互動作用機理，並探討超聲能量在高溫媒介傳輸中物理描述。從而掌握複合能場作用下電弧現象及熔化行為，形成超聲電弧複合焊接理論基礎。對開發全新的具有自主智慧財產權的複合能場加工技術，進一步拓寬傳統焊接工藝的套用範圍具有重要意義。

結題摘要

超聲-TIG複合焊接克服了常規TIG焊接熔深淺、效率低的不足；雖採用外加聲場的方式，提高電弧挺度，增大熔深，細化焊縫晶粒組織，但是其作用效果仍依賴於焊接規範。通過變革傳統超聲載入模式，克服焊接過程中超聲振動作用效果差的問題。為了進一步發揮超聲在複合焊接中的作用，研究了輻射端直徑變化對超聲能量傳遞的影響，再已有的超聲電弧複合焊接方法中，超聲振動模式在整個焊接過程不發生變化，該項目提出了雙脈衝超聲-TIG複合焊接方法，深入研究了脈衝頻率對超聲作用效果的影響。 討論了不同脈衝模式下脈衝頻率對超聲作用效果的影響，隨脈衝頻率變化，焊縫熔深和深寬比呈現周期波動變化，接頭微觀組織的演變規律與之前大不相同，隨著脈衝頻率增加，熔深和深寬比減小，焊縫上部等軸晶區出現細小樹枝晶，焊縫邊界樹枝晶數量減少，胞狀樹枝晶尺寸增大。雙脈衝焊接過程中電弧穩定、收縮明顯，焊縫邊界依附母材晶粒聯生生長的柱狀晶完全脫離母材，柱狀晶尺寸大幅度減小，焊縫中心區為規則、細小的等軸晶粒，焊縫區硬度值相比常規脈衝焊接有所提高。