论文部分内容阅读
TIG焊是一种常见焊接铝合金的方法,但焊接效率低、容易产生缺陷,如气孔、裂纹等,限制其进一步应用。本文建立了空腔超声-TIG(U-TIG)复合焊接系统,试验结果表明,超声的加入可以增加熔深、提高焊接效率,细化晶粒和改善组织,细化第二相,使第二相析出数量有所增多、更加均匀弥散分布,同时力学性能也有所提高。首先进行了超声换能器和空腔变幅杆的理论设计,运用ANSYS软件对其进行模态分析和优化,设计加工了焊接接电装置、水冷系统和气体保护系统,组装了空腔超声-TIG复合焊炬。与原有复合焊炬相比,空腔复合焊炬操作更加灵活,气体保护效果和水冷效果会更好,可以实现大电流焊接,复合系统更加一体化和实用化。通过初步试验验证,气体保护效果和水冷效果良好,电弧比较稳定。通过打水试验、高速摄像拍摄电弧、焊接试验,确定空腔变幅杆谐振距离H=30为最佳超声工艺参数。堆焊试验结果表明,超声-TIG焊缝熔深提高了50%,深宽比是普通TIG的2倍。薄板对接试验结果表明,超声的加入可以提高焊接效率,使焊缝成形更加美观,细化了晶粒和第二相,第二相数量增多、更加均匀和弥散地分布。力学性能测试结果表明,超声的加入使接头硬度有所增加,热影响区宽度有所减小,抗拉强度平均值提高了8.9%,可以达到母材抗拉强度的69.3%。SEM扫描断口表明,普通TIG断口为脆性断裂,超声-TIG断口为韧脆混合断裂。进行了8mm厚铝合金对接工艺试验研究。在不同焊接电流和送丝速度下,找到了打底焊和盖面焊的最佳工艺参数,超声的加入可以提高焊接效率、节省焊材,使焊接过程更加稳定,焊缝成形更加美观。观察焊缝组织,超声的加入细化晶粒和第二相,第二相数量增多、更加均匀和弥散地分布。超声的加入使接头硬度值有所增加,热影响区宽度有所减小,接头的抗拉强度平均值提高了9.3%,最高抗拉强度值达到母材抗拉强度的60%。SEM扫描断口表明,普通TIG断口为脆性断裂,超声-TIG断口为韧脆断裂。8mm厚铝合金对接试验中发现,普通TIG盖面焊的微观组织和第二相比打底焊要细小,而超声-TIG盖面焊微观组织和第二相与打底焊相差不大,并给予了解释。进行了EDS成分分析,分析和解释了两种方法断裂形式产生的机制。