第38卷第3期 2017年3月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.38
No.3
March
2017
周期超声对铝合金工IG焊缝成形影响机制分析
陈琪昊，林三宝，杨春利，范成磊
（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：超声可以影响铝合金TIG焊熔池结晶与焊缝成形，文中对超声场下铝锂合金TIG焊缝成形的机制进行了分析文中分析了超声作用下焊缝宏观形貌及熔池上表面振动的变化，并通过有限元分析了超声对熔池流动的影响。周期超声使焊缝出现周期性的凸起，焊缝熔宽有变小趋势。超声使熔池上表面振动幅度增大，周期超声使熔池上表面产生周期性的振动对焊缝周期性凸起产生的机制进行分析。结果表明，声流使熔池流动速度增大，熔池边缘熔体流动状态变化，熔池凝固后在熔池边缘产生凸起．周期超声周期性地影响熔池的流动及凝固，因此熔池边缘产生周期性凸起.
关键词：铝合金；超声；TIG焊：焊缝成形
中图分类号：TG457.14 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2017)03000904
2195铝锂合金板材，焊接方向垂直母材轧制方向填充金属为直径1.6mm的ER2325焊丝，焊接电流
铝锂合金具有低密度、高比强度、以及耐腐蚀性等优点，在航空航天领域具有广阔的应用1,2]．对于铝锂合金的焊接，TIG焊是一种常用的焊接方法，然而常规TIG焊接头晶粒粗大，气孔及其它缺陷较多，限制了铝锂合金的进一步应用3，近些年超声电弧复合焊接技术得到了广泛的关注，利用超声空化及声流作用影响熔池的流动及凝固，从而改善焊接接头的微观组织与力学性能4-8」.哈尔滨工业大学杨春利等人分析表明，向熔池内引人间断性的超声能量，可以提高铝合金TIG焊接头力学性能，同时改善焊缝成形I"]，文中对周期性超声场下铝锂合金TIG 焊缝成形的机制进行了深人分析，为超声振动辅助 TIG焊接技术的进一步发展奠定基础
试验方法 1
文中所使用的超声振动辅助TIG焊接装置示意图如图1所示，工作原理如下：在TIG焊过程中，超声工具头在熔池后方周期性冲击母材表面，从而将周期性的超声能量传人熔池内部，影响熔池的流动与凝固.
为了观察超声能量对铝锂合金TIG焊缝宏观成形的影响.进行填丝对接焊试验.试验采用2mm厚收稿日期：2%%数璃5
基金项目：图象百熟耦学基金资助项目（51435004）
采用变极性方波电流，焊接速度为162mm/min，保护气体流量为15L/min，送丝速度为1040mm/min，其它焊接工艺参数如表1所示
焊接方向
钨极
超声工具头
工件
超声波电源
焊丝焊接电源
图1试验装置示意图
Fig.1
Schematic of experimental device 表1焊接工艺参数
Table1
负半波幅值 lex/A 100
Welding process parameters
正半波幅值 Iep/A 53
占空比 nc(%) 75
交流频率 J/Hz 100
焊接过程中超声工具头在熔池后方对母材表面进行超声冲击，超声工具头位置同熔池之间的距离为11cm.超声冲击参数如下：超声工具头输出振幅 7.5μm，超声频率为20kHz，超声工具头下降时间