[實用新型]一種焊接增材隨焊超聲沖擊裝置

有效

• 申請號: 202021055647.1
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN212793526U
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 朱政強;王官明;吳藺峰;陳燕琴
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 南昌青遠專利代理事務所(普通合伙) 36123
• 代理人: 涂志剛

本實用新型涉及3D打印技術領域，尤其涉及一種焊接增材隨焊超聲沖擊裝置，包括焊槍、連接套組件、超聲振子，所述焊槍通過焊槍連接組件與連接套組件相連，所述超聲振子套裝于所述連接套組件內，所述超聲振子底端的鋼球穿過所述連接套組件后與焊層接觸，對焊層隨焊超聲沖擊處理。本實用新型能夠轉化地震波對建筑的損壞能量，阻擋地震波對建筑物基礎的影響，進而免除對建筑物地上部分的震動。本實用新型對焊層或焊縫實施超聲沖擊實時沖擊，可滿足現代焊接增材制造需要；能適應不同沖擊壓力和焊件高低不平要求；可根據要求調節超聲沖擊位置和焊槍位置間距，適應隨焊時間滯后時間調節；超聲傳輸效率高，超聲沖擊處理效果好。

技術領域

本實用新型涉及3D打印技術領域，尤其涉及一種焊接增材隨焊超聲沖擊裝置。

背景技術

隨著科技發展，增材制造技術風起云涌，相較其他增材制造，焊接增材成本低、效率高，尤其是一些大型構件增材制造優勢更為明顯，因此，焊接增材制造成長更為迅速。此外，焊接技術也廣泛應用于國防軍工、國計民生，在船舶、車輛、壓力容器等方面應用量大面廣。但焊接畢竟是局部加熱熔化，然后冷卻形成焊縫或焊層，本質是一個局部冶金的過程，不可避免地會產生諸如氧化、氣孔、金相組織晶粒粗大、應力、應變和裂紋等等諸多焊接缺陷，影響制品的材質、幾何精度和使用性能。

為了提高焊接質量，人們探索了許多減小或消除焊接缺陷的方法，其中對焊縫進行沖擊振動就是有效方法之一。近年來，由前蘇聯造船業發展起來的一種較新的且非常具有發展前途的超聲沖擊處理（UIT）技術應用在提高焊接質量方面引起了人們的關注。

而隨焊超聲沖擊處理由于是在焊接增材制品生成過程中實時超聲沖擊，效果更佳：一方面更能細化晶粒，改善組織，減少缺陷；另一方面，由于工序集中，超聲隨焊沖擊處理,生產效率更高。

超聲隨焊沖擊處理的原理是：將超聲波頻率的機械振動能量在一定壓力下即時傳遞給焊縫，使以焊縫與母材過渡區為中心的一定區域的焊接接頭表面產生一定深度的塑性變形層，從而有效地改善焊趾的外表形狀，使其平滑過渡，降低焊接接頭的應力集中程度，甚至在表面產生壓應力，同時細化晶粒、致密組織，改善了接頭表層的組織，從而使超聲沖擊處理后的焊接接頭的疲勞強度和疲勞壽命得以提高。

目前，國內也已開始有超聲波沖擊處理改善焊接質量、減少焊接缺陷的技術研究，但數量很少。

比如：長春科技大學Jia Liu等2019年在《Optics and Laser Technology》發表了“Effect of ultrasonic power on porosity microstructure,mechanical propertiesof the aluminum alloy joint by ultrasonic assisted laser-MIG hybrid welding”；中國方大特鋼科技公司謝雨田等2019年設計了一種適用于多種外形結構的表面超聲波沖擊裝置（屬于焊后沖擊）；哈爾濱工業大學賀文雄等2015年公開了“隨焊超聲沖擊減小或消除焊接變形及殘余應力技術”專利。

現有隨焊超聲沖擊處理停留在理論研究，少有技術方案和具體結構，目前也沒有將隨焊超聲沖擊技術應用到焊接增材制造，更沒有相應技術方案，需要進一步開拓和完善：

1沒有考慮超聲沖擊壓力調整。但實際焊層厚度是在一定范圍內變化的，因此超聲振子負載時變化的。使得超聲振子容易偏離諧振。

2現有隨焊超聲沖擊方式是：焊槍在焊件上方焊接，而超聲沖擊頭在焊件后方沖擊，只適應單層焊縫。因此，無法應用到焊接增材制造。

3沒有考慮焊接點位與隨焊沖擊點位間隔調整：業界相關研究證明，隨焊沖擊點位于焊接高溫塑性區，效果最好，顯然，焊接工藝不同，焊件不同，焊接高溫塑性區距焊槍最佳距離也就不同，但現有技術沒有考慮調節焊接點位與隨焊沖擊點位間隔。也就是沒有考慮隨焊沖擊滯后時間調節，難于保證隨焊沖擊點位于焊接高溫塑性區。