鋁合金隨焊超聲沖擊焊縫組織改變及影響機(jī)理研究.pdf

1、隨焊超聲沖擊焊接方法是基于課題組超聲TIG復(fù)合焊接方法改進(jìn)而來的焊接方法。本課題在以往研究的基礎(chǔ)上，著重探究超聲加入對(duì)焊接組織細(xì)化行為、氣孔行為的影響規(guī)律及其作用機(jī)理。對(duì)在已有隨焊超聲沖擊系統(tǒng)基礎(chǔ)上，換用可以在試板上連續(xù)滾動(dòng)的變幅桿，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。
　　對(duì)于超聲促進(jìn)異質(zhì)形核作用的研究，主要通過對(duì)2mm厚鋁鋰合金和純鋁的連續(xù)焊和定點(diǎn)焊方式進(jìn)行試驗(yàn)。在電弧點(diǎn)燃時(shí)施加超聲，鋁鋰合金定點(diǎn)焊焊點(diǎn)內(nèi)出現(xiàn)大量細(xì)小等軸晶，取代了柱狀晶。而純鋁

2、定點(diǎn)焊試驗(yàn)中則沒有出現(xiàn)晶粒細(xì)化現(xiàn)象。在純鋁定點(diǎn)焊熔池中添加氧化鋁粉末時(shí)，焊點(diǎn)組織出現(xiàn)大量等軸晶。試驗(yàn)結(jié)果表明，超聲具有促進(jìn)第二相異質(zhì)形核作用，這是通過空化、聲流等作用，改善了熔體對(duì)第二相質(zhì)點(diǎn)的潤濕以及提高了熔體的熔點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)的。
　　在此基礎(chǔ)上進(jìn)行超聲打碎晶粒試驗(yàn)研究。利用純鋁不產(chǎn)生異質(zhì)形核作用而細(xì)化組織的特點(diǎn)，在純鋁定點(diǎn)焊電弧熄弧后施加超聲，出現(xiàn)了晶粒被超聲扭曲、打碎的現(xiàn)象。其中，熔合線附近的柱狀晶被聲流作用產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力沖擊，產(chǎn)

3、生變形，空化作用使其變形增加甚至斷裂。焊點(diǎn)中心區(qū)，晶粒組織受到空化作用的影響，明顯細(xì)化，平均晶粒尺寸由無超聲時(shí)75μm減小到40μm左右。晶粒的形狀因子增大，形狀因子小于0.6晶粒所占比例由60％下降到20%到30%。
　　超聲促進(jìn)異質(zhì)形核作用與超聲功率有關(guān)，而打碎晶粒作用與晶粒所在的位置有關(guān)。兩者存在相互影響、制約的關(guān)系。焊縫中心處，打碎晶粒作用的產(chǎn)生有助于促進(jìn)形核作用的產(chǎn)生。形核作用產(chǎn)生后反過來限制了打碎晶粒作用，兩者總體效果

4、是使晶粒組織更加細(xì)化。
　　最后進(jìn)行了超聲對(duì)氣孔行為的影響研究。加入超聲后，焊縫中的總氣孔率下降了30.4%到60.8%，而焊接速度由200mm/min降低至100mm/min時(shí)氣孔率下降了13%。氣孔率隨超聲功率的增加呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢。此外超聲區(qū)的氣孔大小也產(chǎn)生了變化，氣孔尺寸和氣孔率規(guī)律相同。利用點(diǎn)式激光測振儀對(duì)熔池中振動(dòng)進(jìn)行測量，結(jié)果表明，超聲功率的增加使熔池中超聲空化程度增加。綜合這些結(jié)果，分析得出超聲對(duì)氣孔行為的