第38卷第2期 2017年2月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.38
No.2
February2017
超声冲击对AI-Cu合金TIG焊缝微观组织演变的影响
赵红星，陈琪昊，杨春利，林三宝
（哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨150001）
摘要：随焊超声冲击焊接通过控制超声冲击工具头的上下运动，实现对焊缝的随焊冲击处理，同时向熔池中导人周期性超声能量：熔池内金属流动状态周期性变化，使得焊缝表面形成明显的类似鱼麟纹状结构，对比随焊超声冲击焊接和普通TIG焊AI-Cu合金熔池结晶情况.结果表明，周期性超声能量的导人使熔池结晶现周期性.有超声作用时，焊缝晶粒细化、细长共晶组织被打碎，焊缝中细晶区宽度与焊接速度、单个周期内超声作用时间线性相关。当超声开始导入时，形成带状组织结构，组织内部6相细小且分布均匀；超声撤离时，共晶组织呈线状析出，有聚集趋势
关键词：超声；冲击；周期性；结晶
中图分类号：TG456.9 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2017)02007904
三个部分组成
随着现代社会对绿色节能要求的提高，工业产
品轻量化越来越被重视：铝合金具有重量轻、比强度高、耐腐蚀等优点，是实现设备轻量化的理想材料，在现代工业中，得到广泛应用。但是在铝合金焊接过程中，容易产生气孔、热裂纹、热影响区软化等缺陷，对制件质量产生影响，限制了其进一步应用行
在以往的研究中，发现将超声能量导入金属熔体中，能够有效降低熔体气体含量、细化晶粒，改善金属组织性能[2-3]，而近些年来，焊后进行冲击处理也被证实为是能够有效降低焊接残余应力的方法[6,7]，并得到广泛应用文中提出的随焊超声冲击焊接方法，在实现对焊缝随焊锤击和超声冲击处理的同时，能够将周期性超声能量导人焊接熔池，对焊缝熔池结晶产生影响.由于随焊超声冲击方法使得传统的焊后冲击处理过程与焊接同时进行，生产效率也得到提高．超声能量对熔池结晶影响较大，文中将着
重分析了熔池内超声能量对熔池结晶的影响 1试验方法
随焊超声冲丰装置原理示意图如图1所示的整个装置由焊接系统、超声发生系统、机械运动系统收稿日期：2015-10-30
基金项目：男客鲁羲辖学基金重点资助项目（51435004）*参与此项研究工释褥还有范成磊，葛红亮
冲+ 方向，
超声冲击装置
焊枪
超声振动方向
试件
4004000
超声波传播方向
焊接方向
图1随焊超声冲击TIG焊装置示意图
Fig. 1Schematic diagram of ultrasonic impact TIG weld-
ingdevice
焊接系统TIG焊枪位于水平运动平台上方，不随平台运动．超声冲击工具头是超声发生系统的变幅杆和发射装置，同时也是冲击机构的冲击工具头，固定在位于焊枪后方约5cm处（可调节）可以上下运动的机构上，能够发射20kHz的超声震动在机械运动系统推动机构作用下，冲击工具头与焊缝周期性接触和分离.控制推动机构的运动，可以调节冲击工具头的冲击频率以及单个冲击周期内超声作用时间，
在焊接过程中，工件固定在可以水平移动的平台上，随平台运动.超声发生装置始终处于开启状态.工件运动到冲击装置正下方时，一方面，冲击工具头利用气体压力、自身重力以及冲击惯性对焊缝进行随焊冲击和超声处理，降低焊缝残余应力；与此同时，当工具头与焊缝接触时，超声波将通过试件传人熔池，对熔池结晶产生影响