随焊超声辅助铝合金TIG焊缝组织转变和作用机制研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lqym2929
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铝合金TIG焊接过程中,焊缝晶粒粗大、接头软化严重、气孔缺陷较多、焊接效率低。针对铝合金TIG焊接的这些问题,提出随焊超声辅助铝合金TIG焊接方法。本课题通过在熔池后方固体母材上施加随焊超声,焊接过程中超声输出端与熔池距离保持不变,减小了能量衰减。研究了超声作用下焊缝成形特点,分析了超声对焊缝组织转变及气孔缺陷的影响,初步探索了超声对晶粒细化的作用机制。首先,通过铝合金堆焊试验,研究了随焊超声辅助铝合金TIG焊缝成形特点。试验发现,由于周期性超声能量的作用,焊缝表面形貌具有周期性凸起的特征。同时,焊缝的熔深、熔宽及熔化面积均增大。分析了超声对熔池液态金属流动状态及金属热传导的影响规律,发现超声振动下,焊缝熔化断面由单纯熔化型转变为中心熔化型。其次,研究了2219铝合金对接焊缝组织及气孔缺陷,并对接头的力学性能进行了测试。试验结果发现:超声作用下,热影响区晶粒形态发生变化,晶粒尺寸减小;熔合区粗大的柱状晶被打断,尺寸减小,同时熔合区附近形核率提高,长大形成等轴晶;焊缝区出现周期性结晶,等轴晶和柱状晶交替分布。超声改变了熔池的温度梯度及焊缝的冷却速率,热影响区粗大的析出相被打碎,熔合区和焊缝内析出相均匀弥散分布。超声能促进气泡的长大及上浮,使焊缝内气孔数量减少。与常规TIG接头相比,1000W超声TIG接头硬度提高8.4%,800W抗拉性能提高30.1%。最后初步分析了超声对晶粒细化的作用机制。超声在液体介质中传播时,引起空化效应、振动效应和声流效应,分别分析了这一系列效应对促进形核和打断枝晶的作用机制,并通过点焊验证试验分别验证了超声对晶粒细化的两种机制。
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