CN101850462A - Al/Ti异种金属TIG电弧微熔钎焊随焊超声焊接方法 - Google Patents

Al/Ti异种金属TIG电弧微熔钎焊随焊超声焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在TIG微熔钎焊过程中加入等时的，稳定的超声振动系统，通过球状连动装置，实现TIG微熔钎焊与随焊超声同时同向焊接的Al/Ti异种金属TIG电弧微熔钎焊随焊超声焊接方法。通过上下调节焊枪的位置使得焊枪钨极与试件达到合理焊接高度；上下调整超声发射装置，使连振球紧贴试件表面；通过左右调节超声发生装置，测量连振球与试件表面的接触点到TIG焊枪钨极的距离d，使d满足焊接需求；调节d使得超声振动装置与TIG焊枪合理匹配，通过调节d来调节超声振动的作用位置。本发明工艺适用性强，稳定性好，实现了Al/Ti异种金属连接半自动化焊接。且使用性较广，对各类异种金属TIG微熔钎焊的焊接接头都具有良好的改善作用。

Description

Al/Ti异种金属TIG电弧微熔钎焊随焊超声焊接方法
(一)技术领域
本发明涉及焊接技术，具体说就是一种Al/Ti异种金属TIG电弧微熔钎焊随焊超声焊接方法。
(二)背景技术
铝及铝合金、钛及钛合金都具有密度小、比强度高(钛合金的强度接近中强钢)、耐蚀性及耐热性(对钛合金而言)好等优点，铝合金和钛合金的复合构件作为一种新型材料在航空航天领域得到广泛应用，其实现方法有电弧熔钎焊，固态扩散焊，真空钎焊，液相扩散焊，激光连接等。
Al/Ti异种金属连接应用影响最大的就是互溶性及金属间化合物问题。获得异种金属的焊接接头的主要条件是：他们之间有完全的互溶性；能够形成间隙式连续系列的固溶体。当不具备这些条件和物理化学性能相差很大时，会产生脆性的金属间化合物和共晶体，而难以焊接。如果金属间化合物以极细的夹杂物形式弥散地分布在合金晶粒之间，则可能完全无害；而如果呈带状或针状出现在晶界之间，或两种金属之间出现中间过渡层，就有造成金属脆性断裂的危险。控制金属间化合物的生长和形态是改善Al/Ti异种金属连接接头质量的重要解手段。
随焊超声空化作用条件下，高强度超声在液态中传播，液体受到周期性交变声场的作用，在声波的负压相内液体受到拉应力，其中的微小气泡活空穴随着该拉应力的增长而增大，在相继而来的声波正压相内，这些空穴或气泡将压缩，超过一定强度，超声将使它们以极高的速度崩溃，结果在局部液体中产生瞬间的高压冲击波，从而破碎生长过程中的金属间化合物，起到抑制金属间化合物生长的作用。
高强度超声在液态传播中还会产生声流效应，声流效应为宏观上的对流，即流动直接离开变幅杆端面，并在整个流体中形成环流，类似于强烈的机械搅拌作用，从而抑制了缩孔的产生。
超声波能够影响合金的凝固过程，达到细化和破碎晶粒的作用以被人们发现并广泛应用。超声空化和声流效应细化凝固组织、缩短凝固时间、降低凝固开始温度，得到均匀细小的等轴晶，且超声空化作用能有效的抑制金属间化合物的形成。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种在TIG微熔钎焊过程中加入等时的，稳定的超声振动系统，通过球状连动装置，实现TIG微熔钎焊与随焊超声同时同向焊接的Al/Ti异种金属TIG电弧微熔钎焊随焊超声焊接方法。
本发明的目的是这样实现的：所述的Al/Ti异种金属TIG电弧微熔钎焊随焊超声焊接方法，步骤如下：
步骤一：铝板与钛板开V型缺口对接，通过夹具夹在工作台上，进行表面清理；
步骤二：通过上下调节焊枪的位置使得焊枪钨极与试件达到合理焊接高度；上下调整超声发射装置，使连振球紧贴试件表面，超声发射装置与TIG焊枪始终保持固定位置，超声振动作用位置与焊缝中心距离始终一致；
步骤三：通过左右调节超声发生装置，测量连振球与试件表面的接触点到TIG焊枪钨极的距离d，使d满足焊接需求；调节d使得超声振动装置与TIG焊枪合理匹配，通过调节d来调节超声振动的作用位置；
步骤四：开启超声电源及TIG电源，振动发出后，TIG焊枪进行引弧，再开启传动装置，使夹具通过丝杠进行传动，从而实现Al/Ti异种金属TIG电弧熔钎焊随焊超声振动的同时性及稳定性。
本发明Al/Ti异种金属TIG电弧微熔钎焊随焊超声焊接方法，针对Al/Ti异种连接焊接过程中的金属间化合物及缩孔问题，在TIG微熔钎焊过程中有效的加入等时的，稳定的超声振动系统，通过球状连动装置，实现TIG微熔钎焊与随焊超声同时同向焊接。不但有效的控制的金属间化合物的生长和形态，抑制了缩孔的产生，还解决了由于超声振动作用方式在焊接位置不一致而造成的金属间化合物分布不均匀的问题。本发明设计了一套TIG微熔钎焊与随焊超声同时且同位置作用与焊接试件上，通过在超声振头上加球状连振装置，使得超声实现点与点之间的传播，从而使得作用与焊接试件的振动方式成规律的正弦或余弦形式，从而实现超声振动对焊缝中心的等时性及稳定性。
(四)附图说明
图1为本发明的TIG电弧微熔钎焊随焊超声振动半自动化设备示意图；
图2为本发明的TIG电弧微熔钎焊随焊超声振动调节及工作原理图；
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作进一步。
实施例1：结合图1、图2，一种Al/Ti异种金属TIG电弧微熔钎焊随焊超声焊接方法，步骤如下：
步骤一：铝板与钛板开V型缺口对接，通过夹具夹在工作台上，进行表面清理；
步骤二：通过上下调节焊枪的位置使得焊枪钨极与试件达到合理焊接高度；上下调整超声发射装置，使连振球紧贴试件表面，超声发射装置与TIG焊枪始终保持固定位置，超声振动作用位置与焊缝中心距离始终一致；
步骤三：通过左右调节超声发生装置，测量连振球与试件表面的接触点到TIG焊枪钨极的距离d，使d满足焊接需求；调节d使得超声振动装置与TIG焊枪合理匹配，通过调节d来调节超声振动的作用位置；
步骤四：开启超声电源及TIG电源，振动发出后，TIG焊枪进行引弧，再开启传动装置，使夹具通过丝杠进行传动，从而实现Al/Ti异种金属TIG电弧熔钎焊随焊超声振动的同时性及稳定性。
实施例2：本发明基于解决铝/钛异种材料连接焊接过程中出现的金属间化合物及缩孔问题，怎么样加超声及如何实现随焊超声与TIG微熔钎焊的等时性及稳定性是目前TIG微熔钎焊随焊超声振动的难点问题。我们发明了一种高效的随焊超声辅助加载的方法来解决铝/钛随焊超声焊接过程中的问题。首先，设计了一种球状的连振装置，解决了随焊超声和TIG焊枪的等时性及稳定性。其次，使得随焊超声与TIG焊枪进行同向的同轴运动，使得Al/Ti异种金属TIG电弧微熔钎焊引入随焊超声振动成为现实。再次，设计了一套TIG电弧微熔钎焊随焊超声振动的半自动化设备，完成了随焊超声与TIG焊枪之间的匹配，能够合理地调节随焊超声振动装置的超声空化及声流作用的位置及方式。
Al/Ti异种金属TIG电弧微熔钎焊随焊超声振动的焊接方法，可通过超声的空化及声流作用起到高效的辅助作用，能够控制金属间化合物的生长及形态，还可以有效的改善Al/Ti异种金属连接易出现的缩孔问题。针对Al/Ti异种金属连接在焊接过程中难于有效地应用随焊超声，难于实现超振动装置与TIG焊枪的等时性和稳定性等问题。本发明引用了球状连振装置，实现了超声点与点的传播方式，使得超声装置能够在平面内实现各自由度的运动。实现了超声装置与TIG焊枪能够有效的进行同轴连动，在整个焊接过程中能够使超声振动的作用方式始终保持一致，从而能够解决超声振动作用方式在焊接位置不一致而造成的金属间化合物分布不均匀的问题。本发明能够有效的改善Al/Ti异种金属连接焊接接头的质量及性能，而且本发明工艺适用性强，稳定性好，实现了Al/Ti异种金属连接半自动化焊接。且使用性较广，对各类异种金属TIG微熔钎焊的焊接接头都具有良好的改善作用。

Claims (1)

1.一种Al/Ti异种金属TIG电弧微熔钎焊随焊超声焊接方法，其特征在于：步骤如下：
步骤一：铝板与钛板开V型缺口对接，通过夹具夹在工作台上，进行表面清理；
步骤二：通过上下调节焊枪的位置使得焊枪钨极与试件达到合理焊接高度；上下调整超声发射装置，使连振球紧贴试件表面，超声发射装置与TIG焊枪始终保持固定位置，超声振动作用位置与焊缝中心距离始终一致；
步骤三：通过左右调节超声发生装置，测量连振球与试件表面的接触点到TIG焊枪钨极的距离d，使d满足焊接需求；调节d使得超声振动装置与TIG焊枪合理匹配，通过调节d来调节超声振动的作用位置；
步骤四：开启超声电源及TIG电源，振动发出后，TIG焊枪进行引弧，再开启传动装置，使夹具通过丝杠进行传动，从而实现Al/Ti异种金属TIG电弧熔钎焊过程中超声振动与TIG微熔钎焊的等时性，同步性及稳定性。
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