原创《铝合金薄板超声搅拌焊接装备和工艺》：本论文可用于薄板论文范文参考下载，薄板相关论文写作参考研究。
摘 要：在轻质铝合金构件中薄板结构为其重要结构特征之一,由于搅拌摩擦焊技术具有较强经济特性,因此在铝合金薄板焊接中广泛应用.但基于搅拌摩擦焊在进行铝合金薄板焊接过程中容易受到焊件热传导、冷却介质等不确定因素干扰,易出现虚焊等问题,又因为焊件本身较薄受到残余应力的作用下易出现变形问题,该问题也是制约薄板搅拌摩擦焊接的关键性技术难题.因此,本文对超声搅拌焊接工艺进行了研究,仪器解决上述问题.
关键词：铝合金薄板；结构超声搅拌；焊接變形
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.039
1现阶段铝合金薄板焊接技术现状及存在问题
现阶段铝合金焊接的主要工艺包括融化焊、激光焊、搅拌摩擦焊等,其中熔化焊易造成焊接变形,其焊缝强度较低,因此整体焊接性能较差；激光焊相比其他焊接技术来看,投入成本过大,且焊接强度无法满足工业实际需求,焊接效率不高；搅拌摩擦焊是当前应用较为广泛的焊接技术,并在铝合金薄板焊接较常见.基于铝合金薄板焊接的敏感性,应加强对新焊接工艺的研究与实践,利用超声波能量对焊接工艺进行有效完善,以获得更好的焊接效果.
2铝合金薄板超声搅拌焊接装备及工艺分析
2.1超声搅拌焊接优势
基于超声搅拌焊接系统试验基础上,加强的对超声搅拌在铝合金薄板焊接中的运用,将超声导入焊缝中时期始终保证持续稳定振动,并将该焊接技术尝试应用于航空高强度铝合金薄板中,综合搅拌摩擦焊丰富的焊接技术经验,以设计出压滚轮及水雾冷却装置,实现搅拌摩擦焊在铝合金焊接中的优势与超声波能量有机结合.这种技术性的结合能够大大提升焊缝底部温度,继而降低搅拌区塑性金属流动应力,使其整体流动性能达到提高效果,最大限度抑制焊接残余应力,控制焊接缺陷出现,大大提高焊缝质量.
2.2超声搅拌焊接装备及工艺原理
超声搅拌焊接的主要原理为充分结合搅拌摩擦焊搅拌头及超声换能器系统,将两者连成一体后其搅拌头长度与变幅杆按照一定比例组合,将超声振动从搅拌针底部进行导出.该超声搅拌焊接装备原理图如下所示.
为更有效将超声搅拌焊接技术应用于铝合金薄板焊接中,还应对其超声搅拌头合理改进,即对搅拌头台肩、搅拌针等进行形状调整,有效设计焊接水冷却系统,以达到控制焊接变形效果.
2.3超声搅拌焊接减少变形作用及技术分析
在铝合金薄板焊接过程中,由于焊件本身较薄,散热速度较快,所以其焊接变形问题一直是较难克服的技术问题.焊接变形通常是因为金属构件内部受残余应力影响形成的,由于受热不均造成板件变形,同时也会受到结构尺寸、焊接顺序等因素影响.铝合金薄板焊接过程中温度场与焊后残余应力分布不均,使前侧温度高于返回侧,且在焊接过程中焊接区的金属处于热膨胀状态,塑性变形阶段,所以当完成焊接后拆下夹具时其搅拌荷载的卸除直接容易造成焊接不同程度变形.
在对超声搅拌焊接与搅拌摩擦焊接试样焊缝试验对比中发现,即使搅拌摩擦焊通过喷水强冷进行热量散发,以达到保证焊缝周围温度均匀目的,但其冷却状态稳定性较差,变形可控性也较差.同时由于冷却强度过高容易造成其他不确定性问题出现.超声搅拌焊接通过对搅拌头旋转速度的控制以达到有效降低温度散热的效果,其产生的变形较小或不发生变形,其变形能够控制在0.5mm以内,可见超声搅拌焊接对残余应力变形控制的稳定性较高.结合超声搅拌焊接的技术原理可知,超声搅拌焊接能够控制变形的机理包括以下两点：
第一,超声波热拉伸效应.超声波所具有的能量较大,在超声搅拌过程中主要以搅拌针底部振动完成传导,所以可提升焊缝底部温度,达到金属材料软化效果.超声热效应激励能够既保证焊缝底部温度增加也可保证便面温度降低,均衡处理两个方面的温度差距发挥热拉伸作用,通过对残余应力控制避免焊接变形发生.第二,超声波能量冲击效应.焊接时若温度、应力不均匀就会造成局部出现塑性变形,或出现位错结构,这种结构与其残余应力分布有着直接关系.搅拌摩擦焊接技术的应用受到搅拌头作用期温度不均,且应力不均,较容易造成残余应力分布,但通过超声搅拌焊接技术则是通过超声冲击波能力作用,通过能量锤击是残余应力区再度受到塑性变形,对原有的位错结构进行打乱,实现低弹性性能的重新构建,对残余应力实现重新分配,从而达到提升焊件稳定新的效果,强化焊件松弛刚度.超声搅拌焊接过程中超声能够实现随焊随冲击效果,其机械拉伸作用显著.
薄板论文参考资料：
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