發(fā)布時間：2020-03-10 19:05

【摘要】：硬鋁合金薄板構件焊接后存在大的焊接變形和熱裂敏感性高等缺點,針對這個問題提出了雙向超聲波激振隨焊控制法。在焊接過程中通過對鋁合金薄板同時施加垂向超聲與橫向超聲激振,來綜合控制焊接變形及熱裂紋。垂向超聲作用于熔池后方一定距離的高溫塑性區(qū),激振該部位金屬使其產(chǎn)生縱向塑性流動,抵消焊縫收縮,達到控制焊接變形的目的。橫向超聲作用于薄板兩側,通過激振對脆性溫度區(qū)間進行橫向擠壓來抵消其冷卻過程受到的致裂拉伸應變,控制焊接熱裂紋。根據(jù)雙向超聲激振隨焊原理,利用MARC軟件建立了雙向超聲隨焊有限元模型。通過對焊接溫度場,應力場的模擬值與實際焊接試件實測值的對比,驗證了模型的可靠性。通過模擬初步確定了雙向超聲隨焊的一些焊接工藝參數(shù),得到了垂向超聲控制焊接變形最佳激振功率及有效激振范圍,橫向超聲控制焊接熱裂紋的激振振幅與功率對應關系。自行研制了雙向超聲隨焊裝置及夾具,并進行了焊接試驗。試驗結果表明,垂向超聲在控制焊接變形方面起主要作用,但其同時也會增大焊接熱裂紋傾向。橫向超聲可以完全抑制焊接熱裂紋的產(chǎn)生和擴展,同時對控制焊接變形也有一定貢獻。有效的垂向超聲激振距離為25mm-50mm,當橫向超聲功率為100W時,隨著垂向超聲激振距離的減小,焊接撓曲變形越來越小,當垂向超聲激振距離為25mm時,最大撓曲變形量為2mm,但同時試件的裂紋率也隨之增大。增大橫向超聲功率可以有效抑制熱裂紋的產(chǎn)生。在垂向超聲激振距離為25mm時,橫向超聲功率為100W時的裂紋率為9.7%,而施加功率為200W橫向超聲后,可得到無宏觀裂紋的焊接試件。對比雙向超聲隨焊條件與常規(guī)焊下LY12薄板焊接接頭的微觀組織和力學性能。發(fā)現(xiàn)相比于常規(guī)焊,雙向超聲隨焊下焊接接頭熔合區(qū)金屬晶粒得到了一定的細化,焊縫區(qū)金屬呈現(xiàn)縱向塑性流動。且接頭的維氏硬度測量表明,經(jīng)過超聲激振,其硬度相比常規(guī)焊有較大提高。
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.14

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本文編號：2586111