Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釺焊隨焊超聲焊接方法

2023-06-22 11:07:31 2

專利名稱：Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釺焊隨焊超聲焊接方法
技術領域：
本發明涉及焊接技術，具體說就是一種Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釺焊隨焊超
聲焊接方法。
背景技術：
鋁及鋁合金、鈦及鈦合金都具有密度小、比強度高(鈦合金的強度接近中強鋼)、 耐蝕性及耐熱性(對鈦合金而言)好等優點，鋁合金和鈦合金的複合構件作為一種新型材 料在航空航天領域得到廣泛應用，其實現方法有電弧熔釺焊，固態擴散焊，真空釺焊，液相 擴散焊，雷射連接等。Al/Ti異種金屬連接應用影響最大的就是互溶性及金屬間化合物問題。獲得異種 金屬的焊接接頭的主要條件是他們之間有完全的互溶性；能夠形成間隙式連續系列的固 溶體。當不具備這些條件和物理化學性能相差很大時，會產生脆性的金屬間化合物和共晶 體，而難以焊接。如果金屬間化合物以極細的夾雜物形式彌散地分布在合金晶粒之間，則可 能完全無害；而如果呈帶狀或針狀出現在晶界之間，或兩種金屬之間出現中間過渡層，就有 造成金屬脆性斷裂的危險。控制金屬間化合物的生長和形態是改善Al/Ti異種金屬連接接 頭質量的重要解手段。隨焊超聲空化作用條件下，高強度超聲在液態中傳播，液體受到周期性交變聲場 的作用，在聲波的負壓相內液體受到拉應力，其中的微小氣泡活空穴隨著該拉應力的增長 而增大，在相繼而來的聲波正壓相內，這些空穴或氣泡將壓縮，超過一定強度，超聲將使它 們以極高的速度崩潰，結果在局部液體中產生瞬間的高壓衝擊波，從而破碎生長過程中的 金屬間化合物，起到抑制金屬間化合物生長的作用。高強度超聲在液態傳播中還會產生聲流效應，聲流效應為宏觀上的對流，即流動 直接離開變幅杆端面，並在整個流體中形成環流，類似於強烈的機械攪拌作用，從而抑制了 縮孔的產生。超聲波能夠影響合金的凝固過程，達到細化和破碎晶粒的作用以被人們發現並廣 泛應用。超聲空化和聲流效應細化凝固組織、縮短凝固時間、降低凝固開始溫度，得到均勻 細小的等軸晶，且超聲空化作用能有效的抑制金屬間化合物的形成。

發明內容
本發明的目的在於提供一種在TIG微熔釺焊過程中加入等時的，穩定的超聲振動 系統，通過球狀連動裝置，實現TIG微熔釺焊與隨焊超聲同時同向焊接的Al/Ti異種金屬 TIG電弧微熔釺焊隨焊超聲焊接方法。本發明的目的是這樣實現的所述的Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釺焊隨焊超聲 焊接方法，步驟如下步驟一鋁板與鈦板開V型缺口對接，通過夾具夾在工作檯上，進行表面清理；步驟二 通過上下調節焊槍的位置使得焊槍鎢極與試件達到合理焊接高度；上下調整超聲發射裝置，使連振球緊貼試件表面，超聲發射裝置與TIG焊槍始終保持固定位置， 超聲振動作用位置與焊縫中心距離始終一致；步驟三通過左右調節超聲發生裝置，測量連振球與試件表面的接觸點到TIG焊 槍鎢極的距離d，使d滿足焊接需求；調節d使得超聲振動裝置與TIG焊槍合理匹配，通過 調節d來調節超聲振動的作用位置；步驟四開啟超聲電源及TIG電源，振動發出後，TIG焊槍進行引弧，再開啟傳動裝 置，使夾具通過絲槓進行傳動，從而實現Al/Ti異種金屬TIG電弧熔釺焊隨焊超聲振動的同 時性及穩定性。本發明Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釺焊隨焊超聲焊接方法，針對Al/Ti異種連 接焊接過程中的金屬間化合物及縮孔問題，在TIG微熔釺焊過程中有效的加入等時的，穩 定的超聲振動系統，通過球狀連動裝置，實現TIG微熔釺焊與隨焊超聲同時同向焊接。不但 有效的控制的金屬間化合物的生長和形態，抑制了縮孔的產生，還解決了由於超聲振動作 用方式在焊接位置不一致而造成的金屬間化合物分布不均勻的問題。本發明設計了一套 TIG微熔釺焊與隨焊超聲同時且同位置作用與焊接試件上，通過在超聲振頭上加球狀連振 裝置，使得超聲實現點與點之間的傳播，從而使得作用與焊接試件的振動方式成規律的正 弦或餘弦形式，從而實現超聲振動對焊縫中心的等時性及穩定性。


圖1為本發明的TIG電弧微熔釺焊隨焊超聲振動半自動化設備示意圖；圖2為本發明的TIG電弧微熔釺焊隨焊超聲振動調節及工作原理具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發明作進一步。實施例1 結合圖1、圖2，一種Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釺焊隨焊超聲焊接方 法，步驟如下步驟一鋁板與鈦板開V型缺口對接，通過夾具夾在工作檯上，進行表面清理；步驟二 通過上下調節焊槍的位置使得焊槍鎢極與試件達到合理焊接高度；上下 調整超聲發射裝置，使連振球緊貼試件表面，超聲發射裝置與TIG焊槍始終保持固定位置， 超聲振動作用位置與焊縫中心距離始終一致；步驟三通過左右調節超聲發生裝置，測量連振球與試件表面的接觸點到TIG焊 槍鎢極的距離d，使d滿足焊接需求；調節d使得超聲振動裝置與TIG焊槍合理匹配，通過 調節d來調節超聲振動的作用位置；步驟四開啟超聲電源及TIG電源，振動發出後，TIG焊槍進行引弧，再開啟傳動裝 置，使夾具通過絲槓進行傳動，從而實現Al/Ti異種金屬TIG電弧熔釺焊隨焊超聲振動的同 時性及穩定性。實施例2 本發明基於解決鋁/鈦異種材料連接焊接過程中出現的金屬間化合物 及縮孔問題，怎麼樣加超聲及如何實現隨焊超聲與TIG微熔釺焊的等時性及穩定性是目前 TIG微熔釺焊隨焊超聲振動的難點問題。我們發明了一種高效的隨焊超聲輔助加載的方法 來解決鋁/鈦隨焊超聲焊接過程中的問題。首先，設計了一種球狀的連振裝置，解決了隨焊超聲和TIG焊槍的等時性及穩定性。其次，使得隨焊超聲與TIG焊槍進行同向的同軸運 動，使得Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釺焊引入隨焊超聲振動成為現實。再次，設計了一套 TIG電弧微熔釺焊隨焊超聲振動的半自動化設備，完成了隨焊超聲與TIG焊槍之間的匹配， 能夠合理地調節隨焊超聲振動裝置的超聲空化及聲流作用的位置及方式。
Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釺焊隨焊超聲振動的焊接方法，可通過超聲的空化 及聲流作用起到高效的輔助作用，能夠控制金屬間化合物的生長及形態，還可以有效的改 善Al/Ti異種金屬連接易出現的縮孔問題。針對Al/Ti異種金屬連接在焊接過程中難於有 效地應用隨焊超聲，難於實現超振動裝置與TIG焊槍的等時性和穩定性等問題。本發明引 用了球狀連振裝置，實現了超聲點與點的傳播方式，使得超聲裝置能夠在平面內實現各自 由度的運動。實現了超聲裝置與TIG焊槍能夠有效的進行同軸連動，在整個焊接過程中能 夠使超聲振動的作用方式始終保持一致，從而能夠解決超聲振動作用方式在焊接位置不一 致而造成的金屬間化合物分布不均勻的問題。本發明能夠有效的改善Al/Ti異種金屬連接 焊接接頭的質量及性能，而且本發明工藝適用性強，穩定性好，實現了 Al/Ti異種金屬連接 半自動化焊接。且使用性較廣，對各類異種金屬TIG微熔釺焊的焊接接頭都具有良好的改 善作用。
權利要求
一種Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釺焊隨焊超聲焊接方法，其特徵在於步驟如下步驟一鋁板與鈦板開V型缺口對接，通過夾具夾在工作檯上，進行表面清理；步驟二通過上下調節焊槍的位置使得焊槍鎢極與試件達到合理焊接高度；上下調整超聲發射裝置，使連振球緊貼試件表面，超聲發射裝置與TIG焊槍始終保持固定位置，超聲振動作用位置與焊縫中心距離始終一致；步驟三通過左右調節超聲發生裝置，測量連振球與試件表面的接觸點到TIG焊槍鎢極的距離d，使d滿足焊接需求；調節d使得超聲振動裝置與TIG焊槍合理匹配，通過調節d來調節超聲振動的作用位置；步驟四開啟超聲電源及TIG電源，振動發出後，TIG焊槍進行引弧，再開啟傳動裝置，使夾具通過絲槓進行傳動，從而實現Al/Ti異種金屬TIG電弧熔釺焊過程中超聲振動與TIG微熔釺焊的等時性，同步性及穩定性。
全文摘要
本發明提供一種在TIG微熔釺焊過程中加入等時的，穩定的超聲振動系統，通過球狀連動裝置，實現TIG微熔釺焊與隨焊超聲同時同向焊接的Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釺焊隨焊超聲焊接方法。通過上下調節焊槍的位置使得焊槍鎢極與試件達到合理焊接高度；上下調整超聲發射裝置，使連振球緊貼試件表面；通過左右調節超聲發生裝置，測量連振球與試件表面的接觸點到TIG焊槍鎢極的距離d，使d滿足焊接需求；調節d使得超聲振動裝置與TIG焊槍合理匹配，通過調節d來調節超聲振動的作用位置。本發明工藝適用性強，穩定性好，實現了Al/Ti異種金屬連接半自動化焊接。且使用性較廣，對各類異種金屬TIG微熔釺焊的焊接接頭都具有良好的改善作用。
文檔編號B23K9/02GK101850462SQ201010164018
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月6日 優先權日2010年5月6日
發明者呂世雄, 敬小軍, 曲傑, 楊濤, 石經緯, 程晉笠, 黃永憲 申請人:哈爾濱工業大學