[發(fā)明專利]一種增加鋁合金CMT焊晶界的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710539305.3
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN109202258A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡繩蓀;田銀寶;申俊琦;梁瑛;李俊杰
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10;B23K20/24
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明公開一種增加鋁合金CMT焊晶界的方法，在鋁合金CMT焊接過程中，超聲沖擊裝置沖擊鋁板的位置固定不變，焊接全過程伴隨超聲振動。焊接過程，由于沖擊針周期性撞擊鋁板，將超聲波的能量引入熔池，通過超聲空化和聲流作用改善微觀和力學(xué)性能。晶界處原子排列不規(guī)則，在常溫下晶界對位錯的運動具有阻礙作用，致使塑性變形抗力提高，宏觀表現(xiàn)為晶界比晶內(nèi)具有較高的強度和硬度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，更加具體地說，涉及利用超聲沖擊引入超聲振動的方法，改善鋁合金CMT焊接頭晶界寬度和數(shù)量。

背景技術(shù)

冷金屬過渡技術(shù)(Cold Metal Transfer，CMT)是奧地利福尼斯公司在鋼與鋁焊接、無飛濺引弧技術(shù)以及微連接技術(shù)基礎(chǔ)之上開發(fā)的一種低熱輸入量的焊接技術(shù)。CMT技術(shù)的創(chuàng)新之處在于將熔滴過渡與送絲過程結(jié)合，從而降低了焊接過程的熱輸入量，真正實現(xiàn)了無飛濺焊接。鋁合金具有許多優(yōu)良特性，如質(zhì)量輕、密度小以及良好的彈性塑性，比強度高、耐磨損、耐腐蝕、導(dǎo)電導(dǎo)熱性良好和加工性能優(yōu)良等，被廣泛的應(yīng)用于航空航天、交通運輸和國防建設(shè)等制造業(yè)中。通過冷金屬過渡技術(shù)CMT(cold metal transfer)焊接鋁合金過程，焊接接頭的性能造成影響，對整體焊接效果來說，格外重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種增加鋁合金CMT焊晶界的方法，增加鋁合金CMT焊接頭晶界寬度和數(shù)量的方法，從而在常溫條件下，提高接頭力學(xué)性能。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種增加鋁合金CMT焊晶界的方法，在鋁合金CMT焊接過程中，使用超聲沖擊裝置沖擊待焊接的鋁合金板，以使焊接全過程中伴隨超聲沖擊，在焊接過程中，焊接全過程伴隨超聲振動。焊接過程，由于超聲沖擊針周期性撞擊鋁合金板，超聲振動相當(dāng)于給液態(tài)熔池施加一個交變外力，在液態(tài)金屬中具有攪拌作用并將超聲波的能量引入熔池，通過超聲空化和聲流作用來改善晶界性能，提高微觀力學(xué)性能。

在進行超聲沖擊時，超聲沖擊的頻率為15—20kHz。

在進行超聲沖擊時，選擇待焊接的鋁合金和超聲沖擊設(shè)備位置固定不變，即超聲沖擊設(shè)備的沖擊針與鋁合金接觸位置不變，焊槍進行行走，沖擊針與焊槍最短的距離是80—100mm。

本發(fā)明技術(shù)方案使用超聲沖擊設(shè)備，在焊接全過程伴隨超聲振動，將超聲波的能量引入熔池，促進熔池內(nèi)液態(tài)金屬流動改善微觀和力學(xué)性能，晶界處原子排列不規(guī)則，在常溫下晶界對位錯的運動具有阻礙作用，致使塑性變形抗力提高，宏觀表現(xiàn)為晶界比晶內(nèi)具有較高的強度和硬度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中超聲振動鋁合金CMT焊設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明技術(shù)方案進行鋁合金CMT焊的接頭示意圖。

圖3為圖2所示焊接接頭中接頭1區(qū)域的微觀組織形貌照片。

圖4為圖2所示焊接接頭中接頭2區(qū)域的微觀組織形貌照片。

圖5為本發(fā)明實施例中進行EDS能譜分析的結(jié)果示意圖。

圖6為利用本發(fā)明技術(shù)方案進行焊接的焊縫平均硬度對比圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案：

圖1為超聲振動鋁合金CMT焊接過程示意圖。如圖1所示，在焊接過程，沖擊針的沖擊位置保持不變，沖擊針與焊槍的最短距離是80mm。本發(fā)明涉及的試驗?zāi)覆臑殇X合金6061，試件規(guī)格為300×150×4mm，焊絲選用ER4043。采用直流冷金屬過渡技術(shù)CMT對4mm板厚的鋁合金進行平板堆焊試驗。試驗設(shè)備選用CMT焊機為福尼斯公司的CMT Advanced 4000型焊機，超聲沖擊選用天津天東恒科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的超聲沖擊機。