專利名稱：Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釬焊隨焊超聲焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)，具體說(shuō)就是一種Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釬焊隨焊超
聲焊接方法。
背景技術(shù)：
鋁及鋁合金、鈦及鈦合金都具有密度小、比強(qiáng)度高(鈦合金的強(qiáng)度接近中強(qiáng)鋼)、 耐蝕性及耐熱性(對(duì)鈦合金而言)好等優(yōu)點(diǎn)，鋁合金和鈦合金的復(fù)合構(gòu)件作為一種新型材 料在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其實(shí)現(xiàn)方法有電弧熔釬焊，固態(tài)擴(kuò)散焊，真空釬焊，液相 擴(kuò)散焊，激光連接等。Al/Ti異種金屬連接應(yīng)用影響最大的就是互溶性及金屬間化合物問(wèn)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(xù)系列的固 溶體。當(dāng)不具備這些條件和物理化學(xué)性能相差很大時(shí)，會(huì)產(chǎn)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(xì)的夾雜物形式彌散地分布在合金晶粒之間，則可 能完全無(wú)害；而如果呈帶狀或針狀出現(xiàn)在晶界之間，或兩種金屬之間出現(xiàn)中間過(guò)渡層，就有 造成金屬脆性斷裂的危險(xiǎn)?？刂平饘匍g化合物的生長(zhǎng)和形態(tài)是改善Al/Ti異種金屬連接接 頭質(zhì)量的重要解手段。隨焊超聲空化作用條件下，高強(qiáng)度超聲在液態(tài)中傳播，液體受到周期性交變聲場(chǎng) 的作用，在聲波的負(fù)壓相內(nèi)液體受到拉應(yīng)力，其中的微小氣泡活空穴隨著該拉應(yīng)力的增長(zhǎng) 而增大，在相繼而來(lái)的聲波正壓相內(nèi)，這些空穴或氣泡將壓縮，超過(guò)一定強(qiáng)度，超聲將使它 們以極高的速度崩潰，結(jié)果在局部液體中產(chǎn)生瞬間的高壓沖擊波，從而破碎生長(zhǎng)過(guò)程中的 金屬間化合物，起到抑制金屬間化合物生長(zhǎng)的作用。高強(qiáng)度超聲在液態(tài)傳播中還會(huì)產(chǎn)生聲流效應(yīng)，聲流效應(yīng)為宏觀上的對(duì)流，即流動(dòng) 直接離開(kāi)變幅桿端面，并在整個(gè)流體中形成環(huán)流，類似于強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌作用，從而抑制了 縮孔的產(chǎn)生。超聲波能夠影響合金的凝固過(guò)程，達(dá)到細(xì)化和破碎晶粒的作用以被人們發(fā)現(xiàn)并廣 泛應(yīng)用。超聲空化和聲流效應(yīng)細(xì)化凝固組織、縮短凝固時(shí)間、降低凝固開(kāi)始溫度，得到均勻 細(xì)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在TIG微熔釬焊過(guò)程中加入等時(shí)的，穩(wěn)定的超聲振動(dòng) 系統(tǒng)，通過(guò)球狀連動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)TIG微熔釬焊與隨焊超聲同時(shí)同向焊接的Al/Ti異種金屬 TIG電弧微熔釬焊隨焊超聲焊接方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的所述的Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釬焊隨焊超聲 焊接方法，步驟如下步驟一鋁板與鈦板開(kāi)V型缺口對(duì)接，通過(guò)夾具夾在工作臺(tái)上，進(jìn)行表面清理；步驟二 通過(guò)上下調(diào)節(jié)焊槍的位置使得焊槍鎢極與試件達(dá)到合理焊接高度；上下調(diào)整超聲發(fā)射裝置，使連振球緊貼試件表面，超聲發(fā)射裝置與TIG焊槍始終保持固定位置， 超聲振動(dòng)作用位置與焊縫中心距離始終一致；步驟三通過(guò)左右調(diào)節(jié)超聲發(fā)生裝置，測(cè)量連振球與試件表面的接觸點(diǎn)到TIG焊 槍鎢極的距離d，使d滿足焊接需求；調(diào)節(jié)d使得超聲振動(dòng)裝置與TIG焊槍合理匹配，通過(guò) 調(diào)節(jié)d來(lái)調(diào)節(jié)超聲振動(dòng)的作用位置；步驟四開(kāi)啟超聲電源及TIG電源，振動(dòng)發(fā)出后，TIG焊槍進(jìn)行引弧，再開(kāi)啟傳動(dòng)裝 置，使夾具通過(guò)絲杠進(jìn)行傳動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)Al/Ti異種金屬TIG電弧熔釬焊隨焊超聲振動(dòng)的同 時(shí)性及穩(wěn)定性。本發(fā)明Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釬焊隨焊超聲焊接方法，針對(duì)Al/Ti異種連 接焊接過(guò)程中的金屬間化合物及縮孔問(wèn)題，在TIG微熔釬焊過(guò)程中有效的加入等時(shí)的，穩(wěn) 定的超聲振動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)球狀連動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)TIG微熔釬焊與隨焊超聲同時(shí)同向焊接。不但 有效的控制的金屬間化合物的生長(zhǎng)和形態(tài)，抑制了縮孔的產(chǎn)生，還解決了由于超聲振動(dòng)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(wèn)題。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一套 TIG微熔釬焊與隨焊超聲同時(shí)且同位置作用與焊接試件上，通過(guò)在超聲振頭上加球狀連振 裝置，使得超聲實(shí)現(xiàn)點(diǎn)與點(diǎn)之間的傳播，從而使得作用與焊接試件的振動(dòng)方式成規(guī)律的正 弦或余弦形式，從而實(shí)現(xiàn)超聲振動(dòng)對(duì)焊縫中心的等時(shí)性及穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明的TIG電弧微熔釬焊隨焊超聲振動(dòng)半自動(dòng)化設(shè)備示意圖；圖2為本發(fā)明的TIG電弧微熔釬焊隨焊超聲振動(dòng)調(diào)節(jié)及工作原理具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步。實(shí)施例1 結(jié)合圖1、圖2，一種Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釬焊隨焊超聲焊接方 法，步驟如下步驟一鋁板與鈦板開(kāi)V型缺口對(duì)接，通過(guò)夾具夾在工作臺(tái)上，進(jìn)行表面清理；步驟二 通過(guò)上下調(diào)節(jié)焊槍的位置使得焊槍鎢極與試件達(dá)到合理焊接高度；上下 調(diào)整超聲發(fā)射裝置，使連振球緊貼試件表面，超聲發(fā)射裝置與TIG焊槍始終保持固定位置， 超聲振動(dòng)作用位置與焊縫中心距離始終一致；步驟三通過(guò)左右調(diào)節(jié)超聲發(fā)生裝置，測(cè)量連振球與試件表面的接觸點(diǎn)到TIG焊 槍鎢極的距離d，使d滿足焊接需求；調(diào)節(jié)d使得超聲振動(dòng)裝置與TIG焊槍合理匹配，通過(guò) 調(diào)節(jié)d來(lái)調(diào)節(jié)超聲振動(dòng)的作用位置；步驟四開(kāi)啟超聲電源及TIG電源，振動(dòng)發(fā)出后，TIG焊槍進(jìn)行引弧，再開(kāi)啟傳動(dòng)裝 置，使夾具通過(guò)絲杠進(jìn)行傳動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)Al/Ti異種金屬TIG電弧熔釬焊隨焊超聲振動(dòng)的同 時(shí)性及穩(wěn)定性。實(shí)施例2 本發(fā)明基于解決鋁/鈦異種材料連接焊接過(guò)程中出現(xiàn)的金屬間化合物 及縮孔問(wèn)題，怎么樣加超聲及如何實(shí)現(xiàn)隨焊超聲與TIG微熔釬焊的等時(shí)性及穩(wěn)定性是目前 TIG微熔釬焊隨焊超聲振動(dòng)的難點(diǎn)問(wèn)題。我們發(fā)明了一種高效的隨焊超聲輔助加載的方法 來(lái)解決鋁/鈦隨焊超聲焊接過(guò)程中的問(wèn)題。首先，設(shè)計(jì)了一種球狀的連振裝置，解決了隨焊超聲和TIG焊槍的等時(shí)性及穩(wěn)定性。其次，使得隨焊超聲與TIG焊槍進(jìn)行同向的同軸運(yùn) 動(dòng)，使得Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釬焊引入隨焊超聲振動(dòng)成為現(xiàn)實(shí)。再次，設(shè)計(jì)了一套 TIG電弧微熔釬焊隨焊超聲振動(dòng)的半自動(dòng)化設(shè)備，完成了隨焊超聲與TIG焊槍之間的匹配， 能夠合理地調(diào)節(jié)隨焊超聲振動(dòng)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電弧微熔釬焊隨焊超聲振動(dòng)的焊接方法，可通過(guò)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(zhǎng)及形態(tài)，還可以有效的改 善Al/Ti異種金屬連接易出現(xiàn)的縮孔問(wèn)題。針對(duì)Al/Ti異種金屬連接在焊接過(guò)程中難于有 效地應(yīng)用隨焊超聲，難于實(shí)現(xiàn)超振動(dòng)裝置與TIG焊槍的等時(shí)性和穩(wěn)定性等問(wèn)題。本發(fā)明引 用了球狀連振裝置，實(shí)現(xiàn)了超聲點(diǎn)與點(diǎn)的傳播方式，使得超聲裝置能夠在平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)各自 由度的運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)了超聲裝置與TIG焊槍能夠有效的進(jìn)行同軸連動(dòng)，在整個(gè)焊接過(guò)程中能 夠使超聲振動(dòng)的作用方式始終保持一致，從而能夠解決超聲振動(dòng)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(wèn)題。本發(fā)明能夠有效的改善Al/Ti異種金屬連接 焊接接頭的質(zhì)量及性能，而且本發(fā)明工藝適用性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，實(shí)現(xiàn)了 Al/Ti異種金屬連接 半自動(dòng)化焊接。且使用性較廣，對(duì)各類異種金屬TIG微熔釬焊的焊接接頭都具有良好的改 善作用。
權(quán)利要求
一種Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釬焊隨焊超聲焊接方法，其特征在于步驟如下步驟一鋁板與鈦板開(kāi)V型缺口對(duì)接，通過(guò)夾具夾在工作臺(tái)上，進(jìn)行表面清理；步驟二通過(guò)上下調(diào)節(jié)焊槍的位置使得焊槍鎢極與試件達(dá)到合理焊接高度；上下調(diào)整超聲發(fā)射裝置，使連振球緊貼試件表面，超聲發(fā)射裝置與TIG焊槍始終保持固定位置，超聲振動(dòng)作用位置與焊縫中心距離始終一致；步驟三通過(guò)左右調(diào)節(jié)超聲發(fā)生裝置，測(cè)量連振球與試件表面的接觸點(diǎn)到TIG焊槍鎢極的距離d，使d滿足焊接需求；調(diào)節(jié)d使得超聲振動(dòng)裝置與TIG焊槍合理匹配，通過(guò)調(diào)節(jié)d來(lái)調(diào)節(jié)超聲振動(dòng)的作用位置；步驟四開(kāi)啟超聲電源及TIG電源，振動(dòng)發(fā)出后，TIG焊槍進(jìn)行引弧，再開(kāi)啟傳動(dòng)裝置，使夾具通過(guò)絲杠進(jìn)行傳動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)Al/Ti異種金屬TIG電弧熔釬焊過(guò)程中超聲振動(dòng)與TIG微熔釬焊的等時(shí)性，同步性及穩(wěn)定性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在TIG微熔釬焊過(guò)程中加入等時(shí)的，穩(wěn)定的超聲振動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)球狀連動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)TIG微熔釬焊與隨焊超聲同時(shí)同向焊接的Al/Ti異種金屬TIG電弧微熔釬焊隨焊超聲焊接方法。通過(guò)上下調(diào)節(jié)焊槍的位置使得焊槍鎢極與試件達(dá)到合理焊接高度；上下調(diào)整超聲發(fā)射裝置，使連振球緊貼試件表面；通過(guò)左右調(diào)節(jié)超聲發(fā)生裝置，測(cè)量連振球與試件表面的接觸點(diǎn)到TIG焊槍鎢極的距離d，使d滿足焊接需求；調(diào)節(jié)d使得超聲振動(dòng)裝置與TIG焊槍合理匹配，通過(guò)調(diào)節(jié)d來(lái)調(diào)節(jié)超聲振動(dòng)的作用位置。本發(fā)明工藝適用性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，實(shí)現(xiàn)了Al/Ti異種金屬連接半自動(dòng)化焊接。且使用性較廣，對(duì)各類異種金屬TIG微熔釬焊的焊接接頭都具有良好的改善作用。
文檔編號(hào)B23K9/02GK101850462SQ201010164018
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者呂世雄, 敬小軍, 曲杰, 楊濤, 石經(jīng)緯, 程晉笠, 黃永憲 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)