CN104801829A - 一种双向随焊超声波控制焊接变形及热裂纹的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双向随焊超声波控制焊接变形及热裂纹的方法，包括焊接工作平台、平台行走机构、焊枪和三个超声波激振装置，其中，焊枪和垂向超声波激振装置均设置在焊缝的正上方位置，焊枪位于前方，垂向超声波激振装置位于焊枪后方，横向超声波激振装置设置在与焊缝中心截面相垂直方向(横向)的两侧；焊接过程中，三个超声波激振装置追随于焊枪后方同步移动，直至全部焊接完成；这种焊接方式，是在焊接过程中一方面通过垂向超声波激振装置对处于低塑性区的焊缝金属进行激振，以降低焊接应力和变形，同时对熔池后方处于脆性温度区间的冷凝状态的焊缝金属通过两个横向超声波激振装置施加一横向挤压应变，抵消焊缝固有的致裂拉伸应变，从而消除热裂纹的产生。
Description
技术领域
本发明涉及焊接领域技术，尤其是指一种双向随焊超声波控制焊接变形及热裂纹的方法，用于综合控制铝合金薄板焊接变形及热裂纹。
背景技术
铝及其合金由于具有比强度高、比重轻、易成型、耐腐蚀性等优良特性被广泛应用于航空、航天、机械制造等重要结构中。新型的汽车、动车等民用产品为节约能源和提高性能，越来越多地采用高强铝合金材料，尤其一些高强铝合金薄板焊接结构件更为常见。但铝合金本身固有的热、力学性能，如较大的线膨胀系数，较高的热导率，较宽的脆性温度区间等特性，使得在焊接加工技术应用于铝合金薄板结构件时，表现出焊接变形大、热裂倾向严重等缺点。过大的焊接变形很难保证尺寸的稳定性，增加了后续矫正和修补的工序，影响了生产的正常周期，造成一定程度的浪费和经济损失，而热裂纹的出现将给焊接结构的使用安全及可靠性带来隐患。
焊接是一个局部加热和冷却的过程，材料受到不均匀的加热和冷却，会造成不均匀的应变状态，形成不同程度的应力和变形。目前焊接应力和变形已经成为研究热点，重点集中在控制焊接变形和应力的方法上，生产中普遍采用的是焊后矫正措施，包括焊后锤击、局部加热、机械拉伸法等，虽然这些方法能在一定程度上降低焊接残余应力和减小焊接变形，但却增加了劳动量和生产成本，而且效果也不佳。铝及其铝合金等一些热膨胀系数较大的材料，变形尤为严重。而薄板由于其自身拘束度小，焊接时变形较大，其中以波浪变形最为重要，矫正比较困难。随焊控制方法则更能主动、定量地来控制变形和应力。
通常认为，焊接热裂纹是力学因素和冶金因素综合作用引起的，在焊缝金属结晶时产生的液态薄膜是产生热裂纹的内因，而其产生的必要条件是焊接过程中处于脆性温度区间内的焊缝部分承受拉伸应变。因此，防止热裂纹的途径主要集中在这两个方面。从冶金角度出发，势必改变焊接材料的化学成分，虽然可以提高或者改善熔池金属的流动性、减少低熔点共晶成分，但会影响焊接接头的综合机械性能，有一定的局限性。从力学角度出发，在焊接过程中对焊缝额外施加一定的挤压应变，以抵消致裂的拉伸应变，不仅能达到防止焊接热裂纹的目的，同时还避免了因改变冶金成分带来的缺点。目前国内外控制焊接热裂纹的方法有随焊锤击法、随焊碾压法、随焊冲击碾压法、电磁法等，但这几种方法也都存在各自的不足。如随焊锤击法，噪音大、焊件表面成形不良、有不均匀不连续压痕存在、机械力度难以调整。随焊碾压法，设备体积大，碾压轮易与焊枪打弧，对焊件形状要求严格，很难用于实际生产。随焊冲击碾压法，冲击力大小、频率调节不便，且仍是接触式锤击，工件表面留有冲击痕迹，接头的疲劳强度受到影响。电磁法，电弧特性受到电磁干扰，焊接过程不稳定。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种能同时有效控制焊接变形及热裂纹，而且结构简单、生产效率高、节能环保的双向随焊超声波激振焊接方法。
为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种双向随焊超声波控制焊接变形及热裂纹的方法，包括以下步骤
第一，首先确定待焊接材料的脆性温度区间TB；
第二，确定待焊工件的焊接温度场；
第三，在待焊工件的宽度方向的中心位置画一条标记线，焊缝中心位于此标记线上；
第四，装夹待焊工件，在焊接前首先要确保焊枪、垂向超声波激振装置所在直线与焊缝中心重合；
第五，调整焊枪高度，确保焊枪钨极位于待焊工件的上方的适当位置；
第六，分别调整垂向和横向超声波激振装置的夹具，使得垂向超声波激振装置位于焊枪后方一定距离d1上、横向超声波激振装置位于焊枪后方与焊缝中心截面相垂直方向两侧一定距离d2上；
第七，使平台行走机构电性连接平台行走机构控制器；使垂向超声波激振装置和两横向超声波激振装置分别与各自对应的超声波激振装置发生器相连；使焊枪与焊接电源的出水端、出气端连接，焊枪的回水端与焊接电源的回水端进行连接，焊接电源的进水端与循环水冷装置连接，焊接电源的进气端与氩气瓶连接；接通焊接电源、循环水冷装置、平台行走机构控制器、超声波发生器的电源；
第八，开始焊接：打开循环水冷装置的开关，对焊枪通循环水进行冷却；打开焊机电源和氩气瓶，调整焊接方法、冷却方式，调节焊接电流、焊接电压以及气体流量；分别打开三个超声波发生器，调节超声波功率；引燃电弧，开始焊接，同时由平台行走机构控制器驱动焊接工作平台带动待焊工件以速度v平稳移动，当焊枪离开待焊工件时，切断焊接电源的电源，当垂向和横向超声波激振装置完全离开待焊工件时，分别切断超声波发生器的电源；同时切断平台行走机构控制器的电源，停止工作；
第九：关闭氩气瓶的气体，打开焊接工作平台的夹具，取出已焊好的工件，待冷却水循环一段时间后关闭循环水冷装置，至此，焊接过程全部完成。
2、根据权利要求1所述的一种双向随焊超声波控制焊接变形及热裂纹的方法，其特征在于：第二步骤中，确定待焊工件的焊接温度场的方法是，取一个能够反映实际待焊工件温度场的试验件，在实际焊接工艺下对该试验件施焊，测量该试验件的焊接温度场，确定试验件上焊接电弧中心与脆性温度区间TB上限温度T1和下限温度T2间的距离L1和L2，从而确定待焊工件的焊接熔池中央与脆性温度区间TB上限温度T1和下限温度T2间的距离L1和L2。
3、根据权利要求2所述的一种双向随焊超声波控制焊接变形及热裂纹的方法，其特征在于：第六步骤中，所述垂向超声波激振装置冲击头中心位于待焊工件的焊接低温塑性区；所述横向超声波激振装置作用位置位于待焊工件的焊接熔池中央与该焊接材料脆性温度区间TB上限温度T1和下限温度T2对应位置间的距离L1和L2之间。
4、根据权利要求1所述的一种双向随焊超声波控制焊接变形及热裂纹的方法，其特征在于：第四步骤中，焊枪通过移动焊枪夹具来调整焊枪位于焊缝的中心线上，焊枪位置确定后，让平台行走机构沿第三步骤所做的标记线试走，试走完毕后焊枪钨极若仍位于标记线上方，则可以进入下一步调整；若没有位于标记线上方，则需要调整平台行走机构，或者调整待焊工件在焊接工作平台上的位置来确保焊枪、超声波激振装置所在直线与焊缝重合，待前面操作达到要求后，将待焊工件固定于焊接工作平台上。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，
本发明之双向随焊超声波激振焊接方法，在焊接过程中，通过垂向超声波激振装置沿焊件厚度方向(垂向)在熔池后方一定位置施加功率超声波，并与焊接热源---焊枪随动，通过超声波的机械振动力作用，对处于冷却收缩状态的焊缝金属作用来产生塑性延展，补偿在加热过程中产生的压缩塑性应变，减少了焊缝的收缩量，使焊接过程中瞬态应力降低，进而减小焊接变形；此外，在与焊缝中心线相垂直方向(横向)的两侧，设置两个用于控制焊接热裂纹的横向超声波激振装置，并随着焊接热源---焊枪同步移动，超声波激振装置的作用位置位于待焊工件的焊接电弧中心与该焊接材料脆性温度区间TB上限温度T1和下限温度T2对应位置间的距离L1和L2之间，对熔池后方处于脆性温度区间的冷凝状态的焊缝金属施加一横向挤压应变，抵消焊缝固有的致裂拉伸应变，从而消除热裂纹的产生，从力学角度综合控制焊接变形及热裂纹。
同时，本发明由于采用超声脉冲振动作用，能够细化焊缝金属晶粒，并改变晶粒结晶的方向性，使组织趋于更加均匀，从冶金角度在一定程度内提高焊接接头的力学性能。
本装置结构简单可靠、受焊接空间限制小、效率高，超声振动的大小、调节方便，易于实现自动化；作用位置远离熔池，电弧稳定；焊缝属于自然成形、外观好；属于随焊控制，针对性强；不会引起焊缝金属组织的变化。
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明之较佳实施例的整体结构示意图；
图2是本发明之较佳实施例的焊缝与两横向超声波激振装置相对位置示意图；
图3是本发明之较佳实施例的焊接状态下各超声波激振装置追随焊枪的示意图；
图4是本发明之较佳实施例的冷却曲线与常规焊冷却曲线对比图；
图5是本发明之较佳实施例的焊接温度场示意图；
图6是本发明之较佳实施例中所依据的流变模型图。
附图标识说明：
1、待焊工件 2、焊枪
3、垂向超声波激振装置 4，7、横向超声波激振装置
5、平台行走机构 6、焊枪夹具
9、焊接电源 10、氩气瓶
11、循环水冷装置 12、平台行走机构操作器
14、超声波激振装置夹具 15、支架
16、焊接工作平台 17、底座
34、超声波发生器。
具体实施方式
请参照图1至图6所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，是一种双向随焊超声波控制焊接变形及热裂纹的方法，其中，该焊接方法基于一种双向随焊超声波焊接装置。该装置的结构包括焊枪2，在焊枪2的后方设置三个超声波激振装置，分别是一个垂向超声波激振装置3和两个横向超声波激振装置4、7。焊枪2和垂向超声波激振装置3均设置在焊缝的正上方位置，焊枪2位于前方，垂向超声波激振装置3位于焊枪后方，横向超声波激振装置4、7设置在与焊缝中心截面相垂直方向(横向)的两侧，焊枪2连接焊接电源9。三个超声波激振装置3、4、7分别与各自对应的超声波激振装置发生器34相连，并由该超声波激振装置发生器34进行控制。所述焊枪2与焊接电源9的出水端、出气端连接，焊枪2的回水端与焊接电源9的回水端进行连接，所述焊接电源9的进水端与循环水冷装置11连接，焊接电源9的进气端与氩气瓶10连接。焊接过程中，超声波激振装置3、4、7追随于焊枪2后方同步移动，直至全部焊接完成。这种焊接方式，是在焊接过程中一方面通过垂向超声波激振装置3对处于低塑性区的焊缝金属进行激振，以降低焊接应力和变形，同时对熔池后方处于脆性温度区间的冷凝状态的焊缝金属通过两个横向超声波激振装置4、7施加一横向挤压应变，抵消焊缝固有的致裂拉伸应变，从而消除热裂纹的产生。同时，能够细化焊缝金属晶粒，并改变晶粒结晶的方向性，使组织趋于更加均匀，改善焊接接头力学性能。
所述焊接工作平台16设于底座17上，该焊接工作平台16用于置放待焊工件1。焊接工作平台16通过平台行走机构5可相对底座运动。该平台行走机构5电性连接平台行走机构控制器12，由平台行走机构控制器12控制该平台行走机构5的移动方向及移动距离，以拖动焊接工作平台6运动。
本实施例中，所述平台行走机构5具有可相对底座17前后移动的前后平移结构、和可相对底座17右右移动的左右平移结构，使平台行走机构5可以在底座17上向左右、向前后运动。具体而言，平台行走机构5通过电机驱动，在底座17的导轨上行走，通过调节平台行走控制器12上的旋钮来调整电机的转动速率达到控制平台行走机构5的移动速度。平台行走控制器12采用按钮操作的方式，此控制方式为公知技术，这里不再另做详细描述。
此外，在焊接工作平台16中心处有一焊缝成型槽，该焊缝成型槽采用紫铜材料制成，该焊缝成型槽具有一定的宽度和深度。该焊缝成型槽的宽度为0-8mm、深度为1-2mm，本实施例优选成型槽的宽度为8mm、深度为2mm。
所述焊枪2通过焊枪夹具6可运动地安装于所述机架15；所述垂向超声波激振装置3和两横向超声波激振装置4、7分别通过各自对应的超声波激振装置夹具14可运动安装于所述机架15。机架15上开有长型槽，所述焊枪夹具6和超声波激振装置夹具14为专用夹具，可通过长型槽在机架15上移动，以调整焊枪2及超声波激振装置3、4、7的相对位置。
具体而言，所述焊枪夹具6具有可沿机架15设定轨迹滑动的平移结构、可上下移动调节与待焊工件1之间距离的升降结构、和可调整与待焊工件1之间角度的角度偏摆结构。本发明设计了直柄焊枪夹具。直柄焊枪夹具由连接部分和夹持部分组成。连接部分包括支座，支座上有沿中心线对称的四个通孔，支架15上有两排呈横向排列的长型槽，长型槽的大小及距离与支座上通孔的位置相对应，通过固定螺栓将直柄焊枪夹具安装于支架15上，直柄焊枪夹具可在支架上滑动。夹持部分由两个对称的弧形槽组成，两者通过固定螺栓锁紧，焊枪则通过紧固螺栓夹紧固定，弧形槽的设置实现了角度偏摆调节。直柄焊枪可沿自身焊枪的轴线上下滑动，调整焊枪的高度。
所述垂向和横向超声波激振装置3、4、7的组成及其对应的超声波激振装置夹具14介绍如下：
所述垂向和横向超声波激振装置3、4、7由换能器、变幅杆、减震片、冲击杆、套环以及冲击头组成。其中，垂向超声波激振装置3的冲击头呈直径为10mm的半球状。三个超声波发生器34分别控制超声波激振装置3、4、7，发射功率分为3档，通过调节超声波激振装置操作器上的旋钮控制功率的大小，满足实验条件。
所述超声波激振装置夹具14具有可沿机架15设定轨迹滑动的平移结构、和可上下移动调节与待焊工件1之间距离的升降结构。本实施例中，超声波激振装置3、4、7上的套环径向上有四个螺纹通孔，套环与冲击锤本体之间为间隙配合，并通过紧固螺栓使套环与冲击杆之间固定。套环轴向位置有四个通孔，在工作时这四个通孔与支架15上的滑块对应的四个通孔配合，并通过螺栓螺母紧固。这种方法可实现对超声波激振装置在左右位置方向上的移动，最终达到控制焊枪2与超声波激振装置3、4、7之间距离的目的。
超声波激振装置3、4、7与焊枪2的之间保持一定距离。当焊枪2后方的金属还未完全凝固，塑性极低，这样只需用比较小的冲击力冲击焊缝金属，便可起到对焊缝的塑性延展作用。但是超声波激振装置34、7与焊枪2的距离不能太近，如果太近焊缝金属尚处于熔融状态，此刻若进行冲击，很容易将焊缝击穿。如果超声波激振装置3、4、7与焊枪2的距离太远，焊缝金属完全凝固，强度恢复。这样即便用再大的力也无法对焊缝进行塑性延展，达不到预期的效果。一般情况下，如果超声波激振装置3、4、7要对焊缝金属起到塑性延展作用，需控制冲击头与焊枪2中心的距离为10～50mm之间控制的效果较好。具体的最佳距离根据待焊工件的材料、大小以及厚度来确定。
如图4所示，为流变模型图，激振杆在图示方向上激振过程中，通过对待焊工件塑性区的冲击延展，产生沿焊缝方向的纵向拉伸应变，拉伸应变提高而压缩应变不变，拉伸应变与压缩应变叠加使工件的固有应变降低。而固有应变是产生焊接应力及变形的原因，因此焊接应力及变形能够在一定范围内得到控制。
如图6所示，表示焊接材料的焊接温度场，一般对于移动的热源取椭圆分布，其中，T1代表待焊接材料的脆性温度区间TB(见图5)的上限温度，T2代表待焊接材料的脆性温度区间TB的下限温度，L1代表脆性温度区间TB上限温度T1对应位置距待焊工件1的焊接电弧中心的距离，L2代表脆性温度区间TB下限温度T2对应位置距待焊工件1的焊接电弧中心的距离。不同的焊接材料，其脆性温度区间TB是不同的，根据待焊接材料厚度的不同，待焊工件1的焊接电弧中心与脆性温度区间TB上限温度T1和下限温度T2间的距离L1和L2也不同。焊接材料越厚，材料散热性能越好，L1数值就越小，超声波激振装置3、4、7距离焊枪2的距离也较近。待焊接材料越薄，热范围影响较大，L1数值就越大，超声波激振装置3、4、7距离焊枪2的距离也较远。所以，只要焊接前精确确定L1和L2两个数值，就可以有效控制焊接热裂纹的产生。
如图5所示，图中TL线为液相线，TS线为固相线，TB为脆性温度区间，图中曲线Ⅰ为随焊超声波场作用下工件焊接冷却曲线，曲线Ⅱ为常规焊冷却曲线，曲线Ⅲ为不产生焊接热裂纹的临界冷却曲线，曲线冷却速度小于曲线Ⅲ不会产生裂纹，曲线冷却速度大于曲线Ⅲ将会产生裂纹。从图5中可以明显看出，采用本发明所述的焊接方法后，其焊接过程中对熔池后方处于脆性温度区间的冷凝状态的焊缝金属施加一横向挤压应变，抵消焊缝固有的致裂拉伸应变，从而消除热裂纹的产生。
综上可以确定，作为一种最优方案，所述垂向超声波激振装置3冲击头中心位于待焊工件1的焊接低温塑性区；所述横向超声波激振装置4、7作用位置位于待焊工件1的焊接熔池中央与该焊接材料脆性温度区间TB上限温度T1和下限温度T2对应位置间的距离L1和L2之间，即可抵消焊缝固有的致裂拉伸应变，消除热裂纹。
如图1至图6所示，下面对本发明的焊接方法及步骤进行详细描述。
1、如图3所示，在焊接前首先确定待焊接材料的脆性温度区间TB。
2、如图6所示，确定待焊工件1的焊接温度场。
确定焊接温度场的方法是，取一个能够反映实际待焊工件1温度场的试验件，在实际焊接工艺下对该试验件施焊，测量该试验件的焊接温度场，确定试验件上焊接电弧中心与脆性温度区间TB上限温度T1和下限温度T2间的距离L1和L2，从而确定待焊工件的焊接熔池中央与脆性温度区间TB上限温度T1和下限温度T2间的距离L1和L2。
3、垂向超声波激振装置3需作用于低塑性区才能起到塑性延展，降低残余应力和变形的作用。在工件宽度方向的中心位置画一条标记线，焊缝中心大致位于此标记线上。
4、装夹工件，在焊接前首先要确保焊枪2、垂向超声波激振装置3所在直线与焊缝中心重合。
如图2所示，不论是直柄焊枪还是普通焊枪，均可在图示的前后方向上移动焊枪夹具6来调整焊枪2位于焊缝的中心线上。焊枪2位置确定后，让平台行走机构5沿步骤3做的标记线试走，试走完毕后焊枪钨极若仍位于标记线上方，则可以进入下一步调整。若没有位于标记线上方，则需要调整平台行走机构5，或者调整待焊工件1在焊接工作平台16上的位置来确保焊枪2、超声波激振装置3所在直线与焊缝重合。待前面操作达到要求后，将待焊工件1固定于焊接工作平台16上。
5、调整焊枪2高度，确保钨极位于待焊工件1上方的适当位置。
若焊枪2距离待焊工件1太高不仅氩气的保护效果得不到保证，而且超声波激振装置3在锤击工件表面过程中形成的微小冲击风会使氩气弧柱发生偏离焊缝金属的现象，形成偏吹，这样也大大削弱了氩气的保护效果。如果钨极与待焊工件1间的距离过小，在焊接过程中，由于工件的变形会使钨极粘于工件上，形成短路，阻断焊接；而且焊接过程中弧柱周围产生的大量的热量无法迅速散发，容易烧伤焊枪的保护嘴。所以钨极与待焊工件1间的距离需要通过经验和实验来严格控制。
6、沿图3所示的左右方向，分别调整三个超声波激振装置夹具14，使得垂向超声波激振装置3位于焊枪后方一定距离d1上、横向超声波激振装置4、7位于焊枪后方与焊缝中心截面相垂直方向(横向)两侧一定距离d2上。
7、接通焊接电源9、循环水冷装置11、平台行走机构控制器12、超声波发生器34的电源。
8、开始焊接：
打开循环水冷装置11的开关，对焊枪2通循环水进行冷却。打开焊机电源和氩气瓶10，调整焊接方法、冷却方式，调节焊接电流、焊接电压以及气体流量。在工作前首先将焊机调到检气，待气体流量达到要求后方可工作。
分别打开三个超声波发生器34，调节超声波功率。引燃电弧，开始焊接，同时焊接工作平台16带动待焊工件1以速度v平稳移动，当焊枪2离开待焊工件1时，切断焊接电源9电源，当垂向和横向超声波激振装置3、4、7完全离开待焊工件1时，分别切断超声波发生器34的电源。同时切断平台行走机构控制器12的电源，停止工作。
以2mm厚、200×320mm的LY12硬铝合金薄板为例，相应所需要的焊接
参数如下：焊接速度v：3-5mm/s；
超声波激振装置3、4、7的冲击功率：100W-300W；
焊接电流：80A-90A；
气体流量：20L/min；
冷却方式：水冷；
焊枪钨极与待焊工件1的距离：2-3mm；
焊枪2与超声波激振装置3之间的距离：35-60mm；
焊枪2与超声波激振装置4、7之间的距离：5-15mm。
9、关闭氩气瓶10的气体，打开夹具，取出工件，待冷却水循环一段时间后关闭循环水冷装置。
至此，焊接过程全部完成。
综上所述，本发明的设计重点在于，其主要是在焊枪2的后方设置三个超声波激振装置3、4、7，焊枪2和垂向超声波激振装置3均设置在焊缝的正上方位置，焊枪2位于前方，垂向超声波激振装置3位于焊枪后方，横向超声波激振装置4、7设置在与焊缝中心截面相垂直方向(横向)的两侧。焊接过程中，超声波激振装置3、4、7追随于焊枪2后方同步移动，直至全部焊接完成。这种焊接方式，是在焊接过程中一方面通过垂向超声波激振装置3对处于低塑性区的焊缝金属进行激振，以降低焊接应力和变形，同时对熔池后方处于脆性温度区间的冷凝状态的焊缝金属通过两个横向超声波激振装置4、7施加一横向挤压应变，抵消焊缝固有的致裂拉伸应变，从而消除热裂纹的产生。同时，能够细化焊缝金属晶粒，并改变晶粒结晶的方向性，使组织趋于更加均匀，改善焊接接头力学性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种双向随焊超声波控制焊接变形及热裂纹的方法，其特征在于：包括以下步骤
第一，首先确定待焊接材料的脆性温度区间TB；
第二，确定待焊工件(1)的焊接温度场；
第三，在待焊工件(1)的宽度方向的中心位置画一条标记线，焊缝中心位于此标记线上；
第四，装夹待焊工件(1)，在焊接前首先要确保焊枪(2)、垂向超声波激振装置(3)所在直线与焊缝中心重合；
第五，调整焊枪(2)高度，确保焊枪钨极位于待焊工件(1)的上方的适当位置；
第六，分别调整垂向和横向超声波激振装置(3、4、7)的对应夹具(14)，使得垂向超声波激振装置(3)位于焊枪(2)后方一定距离d1上、横向超声波激振装置(4、7)位于焊枪后方与焊缝中心截面相垂直方向两侧一定距离d2上；
第七，使平台行走机构(5)电性连接平台行走机构控制器(12)；使垂向超声波激振装置(3)和两横向超声波激振装置(4)、(7)分别与各自对应的超声波激振装置发生器(34)相连；使焊枪(2)与焊接电源(9)的出水端、出气端连接，焊枪(2)的回水端与焊接电源(9)的回水端进行连接，焊接电源(9)的进水端与循环水冷装置(11)连接，焊接电源(9)的进气端与氩气瓶(10)连接；接通焊接电源(9)、循环水冷装置(11)、平台行走机构控制器(12)、超声波发生器(34)的电源；
第八，开始焊接：打开循环水冷装置(11)的开关，对焊枪(2)通循环水进行冷却；打开焊机电源和氩气瓶(10)，调整焊接方法、冷却方式，调节焊接电流、焊接电压以及气体流量；分别打开三个超声波发生器(34)，调节超声波功率；引燃电弧，开始焊接，同时由平台行走机构控制器(12)驱动焊接工作平台(16)带动待焊工件(1)以速度v平稳移动，当焊枪(2)离开待焊工件(1)时，切断焊接电源(9)电源，当垂向和横向超声波激振装置(3、4、7)完全离开待焊工件(1)时，分别切断超声波发生器(34)的电源；同时切断平台行走机构控制器(12)的电源，停止工作；
第九：关闭氩气瓶(10)的气体，打开焊接工作平台(16)的夹具，取出已焊好的工件，待冷却水循环一段时间后关闭循环水冷装置(11)，至此，焊接过程全部完成。
2.根据权利要求1所述的一种双向随焊超声波控制焊接变形及热裂纹的方法，其特征在于：第二步骤中，确定待焊工件(1)的焊接温度场的方法是，取一个能够反映实际待焊工件温度场的试验件，在实际焊接工艺下对该试验件施焊，测量该试验件的焊接温度场，确定试验件上焊接电弧中心与脆性温度区间TB上限温度T1和下限温度T2间的距离L1和L2，从而确定待焊工件的焊接熔池中央与脆性温度区间TB上限温度T1和下限温度T2间的距离L1和L2。
3.根据权利要求2所述的一种双向随焊超声波控制焊接变形及热裂纹的方法，其特征在于：第六步骤中，所述垂向超声波激振装置(3)冲击头中心位于待焊工件(1)的焊接低温塑性区；所述横向超声波激振装置(4、7)作用位置位于待焊工件(1)的焊接熔池中央与该焊接材料脆性温度区间TB上限温度T1和下限温度T2对应位置间的距离L1和L2之间。
4.根据权利要求1所述的一种双向随焊超声波控制焊接变形及热裂纹的方法，其特征在于：第四步骤中，焊枪(2)通过移动焊枪夹具(6)来调整焊枪(2)位于焊缝的中心线上，焊枪(2)位置确定后，让平台行走机构(5)沿第三步骤所做的标记线试走，试走完毕后焊枪钨极若仍位于标记线上方，则可以进入下一步调整；若没有位于标记线上方，则需要调整平台行走机构(5)，或者调整待焊工件(1)在焊接工作平台(16)上的位置来确保焊枪(2)、超声波激振装置(3)所在直线与焊缝重合，待前面操作达到要求后，将待焊工件(1)固定于焊接工作平台(16)上。
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