發(fā)布時間：2017-07-08 15:24

  本文關鍵詞：超聲-TIG復合焊槍優(yōu)化設計及鋁合金焊接試驗研究

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【摘要】：隨著社會的不斷進步,工業(yè)產(chǎn)品的綠色安全和節(jié)約能耗是現(xiàn)在關注的熱點,因此需要大大地減輕它們的質量,而鋁合金具有密度小、比強度高和優(yōu)異的耐磨性等特點,廣泛地應用于航空航天和交通運輸?shù)阮I域。焊接方法在鋁合金構件加工制造中占有至關重要的地位。然而,鋁合金的焊接接頭中存在很多缺陷,這些缺陷嚴重限制了鋁合金焊接件在工業(yè)中的應用范圍。焊接鋁合金的方法有很多,其中,TIG焊接鋁合金有適應性強、操作方便和成本低等特點,具有廣泛的應用范圍,但是其也存在熔深淺、焊接效率低等問題,而目前提出的超聲輔助TIG焊方法可以改善傳統(tǒng)TIG焊的缺點,在鋁合金的焊接中具有獨特的優(yōu)勢。超聲TIG復合焊槍是超聲TIG焊接方法的重要部件,復合焊槍的好壞直接決定了超聲TIG復合焊接結果的好壞。目前,超聲TIG復合焊槍裝置還不夠完善,因此,本文重新優(yōu)化設計復合焊槍,實現(xiàn)復合焊槍的一體化和實用化。對復合焊槍進行了相應的測試,結果表明復合焊槍可以進行穩(wěn)定可靠的焊接工作,并確定了復合焊槍的最佳輻射端高度;利用COMSOL有限元軟件對變幅桿下方到工件表面上方的空間進行了聲場狀態(tài)模擬,計算出了聲壓和聲輻射力分布特征。采用高速攝像對焊接電弧進行了拍攝,與TIG電弧相比,超聲復合電弧發(fā)生了收縮現(xiàn)象,弧光變亮,并且首次觀察到電弧的周期跳動現(xiàn)象;利用電流電壓傳感器對焊接電弧測量結果說明超聲的加入使電弧電壓均值提升,電弧熱效率提高。復合電弧產(chǎn)生這些現(xiàn)象的主要原因是超聲輻射力影響了電弧等離子體的運動狀態(tài)。使用普通TIG焊和超聲TIG焊對T8態(tài)2195鋁鋰合金進行焊接,接頭顯微組織觀察結果為:焊縫內(nèi)主要為α-Al與θ-Al2Cu相的共晶組織,普通TIG焊縫內(nèi)有明顯的縮孔存在,而超聲TIG焊縫內(nèi)由于有超聲對熔池的振動攪拌作用使其組織更加致密;在熔合區(qū)發(fā)現(xiàn)Al-Li合金熔焊特有的等軸細晶區(qū),超聲TIG焊過程更有利于形成等軸細晶區(qū),因此接頭中該種組織較為明顯;熱影響區(qū)內(nèi)粗大的晶粒以及呈網(wǎng)狀分布的硬脆共晶組織是接頭斷裂的根源。力學性能測試結果表明:超聲的加入使接頭強度系數(shù)和斷后延伸率提高;維氏硬度測試結果表明超聲焊接接頭的軟化現(xiàn)象減弱,熱影響區(qū)相對較窄,對應的接頭力學性能較好。最后,完成了小直徑鋁管和大直徑鋁管的焊接工作,得到了成形良好的焊接接頭,并且接頭符合相關的標準要求。
【關鍵詞】：超聲TIG復合焊 焊槍 電弧 2195鋁鋰合金 鋁管
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG43
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題研究的目的和意義10-11
• 1.2 超聲TIG復合焊的研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 超聲復合焊槍的研究與改進12-15
• 1.2.2 超聲對TIG焊的影響15-17
• 1.2.3 超聲作用機理17-19
• 1.3 鋁鋰合金焊接性的研究19-21
• 1.3.1 鋁鋰合金焊接技術特點19
• 1.3.2 氣孔敏感性19-20
• 1.3.3 熱裂紋敏感性20
• 1.3.4 接頭軟化20-21
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容21-22
• 第2章 試驗材料、設備及方法22-36
• 2.1 試驗材料22-23
• 2.2 試驗設備23-25
• 2.2.1 超聲電源23-24
• 2.2.2 焊接電源24
• 2.2.3 變位機24-25
• 2.3 超聲TIG復合焊槍25-33
• 2.3.1 超聲焊槍的變幅桿設計25-29
• 2.3.2 超聲焊槍的其余部件設計29-32
• 2.3.3 超聲焊槍的整體結構32-33
• 2.4 試驗方法33-35
• 2.4.1 金相分析33-34
• 2.4.2 力學性能試驗34-35
• 2.4.3 SEM組織成分分析35
• 2.4.4 X射線衍射分析35
• 2.4.5 高速攝像拍攝35
• 2.5 本章小結35-36
• 第3章 超聲TIG復合焊槍性能及電弧物理特性研究36-53
• 3.1 超聲TIG焊槍的性能測試36-44
• 3.1.1 超聲振動系統(tǒng)分析36-37
• 3.1.2 復合焊槍冷卻效果測試37-38
• 3.1.3 最佳輻射端高度測量38-40
• 3.1.4 超聲聲場分布模擬40-44
• 3.2 超聲TIG復合電弧特性研究44-51
• 3.2.1 復合電弧形態(tài)分析45-50
• 3.2.2 復合電弧電流電壓的測量50-51
• 3.3 本章小結51-53
• 第4章 2195 鋁鋰合金的焊接53-71
• 4.1 無脈沖焊接53-63
• 4.1.1 焊接參數(shù)及焊縫成形53-55
• 4.1.2 焊接熱循環(huán)分析55-57
• 4.1.3 接頭組織分析57-62
• 4.1.4 力學性能測試62-63
• 4.2 脈沖焊接63-70
• 4.2.1 焊接參數(shù)及焊縫成形63-64
• 4.2.2 焊接熱循環(huán)分析64-65
• 4.2.3 接頭組織分析65-68
• 4.2.4 力學性能測試68-70
• 4.3 本章小結70-71
• 第5章 超聲TIG復合焊在鋁管焊接中的應用71-80
• 5.1 小直徑鋁管的焊接71-76
• 5.1.1 鋁管尺寸71
• 5.1.2 鋁管的清洗71-72
• 5.1.3 鋁管的點固72
• 5.1.4 鋁管的焊接72-74
• 5.1.5 正式產(chǎn)品的焊接74-76
• 5.1.6 氣密性及爆破試驗76
• 5.2 大直徑鋁管的焊接76-79
• 5.2.1 鋁管尺寸76-77
• 5.2.2 夾具的設計77-78
• 5.2.3 鋁管的焊接78-79
• 5.3 本章小結79-80
• 結論80-82
• 參考文獻82-86
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文86-88
• 致謝88

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 袁鶴然;范成磊;林三寶;楊春利;;超聲交流TIG復合焊接電弧特性及行為研究[A];第十六次全國焊接學術會議論文摘要集[C];2011年

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本文編號：535171