超聲是指頻率大于20kHz的一種機械振動,按應(yīng)用可分為功率超聲和檢測超聲兩種。功率超聲在焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用又可具體細分為超聲波焊接和超聲輔助焊接技術(shù)兩種。其中,超聲輔助釬焊技術(shù)主要是通過空化作用去除材料表面的氧化膜,減少孔洞,進而促進釬料的潤濕和鋪展過程。對焊接過程和接頭質(zhì)量進行改善。按照功率超聲振動傳入熔池金屬的方式,超聲輔助電弧焊技術(shù)具體有以下三種:
1、母材引入式
母材引入式超聲輔助電弧焊中超聲振動裝置直接與被焊工件相接觸,超聲波通過母材傳至焊接熔池。
超聲振動直接加載在被焊工件進而作用到熔池能夠細化焊縫組織,提高接頭的性能。但是采用母材引入式的超聲輔助電弧焊對被焊件的形狀及尺寸:焊接姿態(tài)和工件的裝配要求較高,限制了超聲在某些特殊焊接條件下的應(yīng)用。
2 焊絲引入式
新的超聲施加方式院通過焊絲將超聲振動引入焊接熔池。研究發(fā)現(xiàn):這種方式超聲振動可促進焊縫中心區(qū)域等軸晶的形成;同時超聲振動引入后,焊縫抗拉強度和屈服強度增加。其中屈服強度的提高更為顯著,
3 電弧引入式
按照超聲振動激發(fā)的方式具體有以下兩種:
1)電弧超聲焊接方法
電弧超聲焊接方法是利用超聲頻的電信號在焊接過程中激發(fā)出超聲振動,與常規(guī)焊接接頭相比,熔合區(qū)附近組織更細小:接頭脆硬傾向更低:抗彎性能的沖擊韌性有所提高。另
超聲電弧的引入提高了焊接過程的穩(wěn)定性,焊縫晶粒組織得到細化,接頭拉伸強度得到提高。
2)超聲-電弧復(fù)合焊接方法
通過超聲振動裝置與焊槍的機械耦合,實現(xiàn)超聲振動與焊接電弧的復(fù)合。與常規(guī)TIG 焊相比,復(fù)合電弧形態(tài)收縮,電弧電壓提高,電弧靜特性曲線上移。焊后對焊縫成形進行觀察,在相同焊接規(guī)范下,施加超聲振動后焊縫熔深增加1倍以上,焊接效率得到提高。同時,焊接熔化特性得到改善,從周邊熔化型向中心熔化型轉(zhuǎn)變。對接頭的性能進行研究,與常規(guī)焊接接頭相比復(fù)合接頭強度提高了8%,延伸率提高10%以上。
隨著超聲技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展,功率超聲被越來越多應(yīng)用于焊接領(lǐng)域。