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超声TIG复合焊接技术

作者: 来源: 日期:2016-11-21 11:38:55 人气:24 加入收藏 标签:

1、概述

将超声能量引入TIG焊接中,利用超声特性改善焊缝组织结构,对焊缝机械性能产生积极的作用。超声振动的高能量和特殊效应也会对电弧和熔池带来特殊的影响,改变TIG焊接熔化现象,在提高焊接质量的同时,也提高焊接生产效率。

本研究室自2006年在国内首次开发出超声TIG焊的原型系统,属于原创性成果。通过对电弧形态、电弧力、温度分布等参数的测定,明确了U-TIG的电弧特性,并针对不锈钢和钛合金等材料进行了工艺试验分析。该方法在不锈钢、钛合金等有色金属的焊接中具有很好的应用前景。

2、超声TIG复合焊原型系统

  图1为超声TIG复合焊接系统原理图。实验所使用超声源为自行设计,输出功率为600W,超声频率20KHz,通过机械耦合装置将超声波施加到TIG焊枪的电极上。图2为采用小孔法测定的电弧压力分布对比曲线,可以看出复合电弧的压力峰值高于常规电弧,压力整体水平复合电弧明显高于常规TIG焊,并且电弧的挺直性也将明显得到提高。常规TIG焊接的电弧压力的径向分布一般属于双面指数分布,而复合电弧压力分布更趋近于高斯分布,更加有利于焊接。

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3、焊接对比试验

  图3为电弧长度为4mm时,304不锈钢平板堆焊试验。超声TIG的母材熔化形状发生了明显变化(b),产生了类似等离子焊接的熔池形状。焊缝的形状尺寸也发生了明显变化,焊缝熔深大幅增加而熔宽变化很小。与常规TIG焊相比,超声TIG焊熔深增加了209%,深宽比增大286%。超声TIG的母材熔化面积增加了65%。这种对熔深、深宽比和熔化面积的大幅度提高对于提高TIG焊效率具有极其重大的意义。

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