[00032757]超聲電弧焊接技術

本項目成果主要針對顆粒增強鋁基復合材料電弧熔焊接頭中焊縫晶粒粗大、顆粒增強相偏聚等問題，以及氧化物彌散強化（Oxide dispersion strengthened，ODS）高溫合金TIG焊過程中焊縫晶粒粗大及氣孔等問題，通過超聲頻脈沖電源與弧焊電源并聯耦合，獲得超聲電弧，對焊縫熔池直接施加超聲振動作用，從而細化焊縫晶粒，改善氣孔問題。同時利用電弧超聲產生的空化作用將貼附在顆粒表面的氣體、氧化層和雜質等清理干凈，改善增強相顆粒在基體中的分布情況。 電弧超聲可以去除待焊表面的氧化膜，通過超聲波的彌散作用可以改善進入到焊縫中的增強相顆粒分布，以提高接頭質量。電弧超聲實現了“電弧不僅作為產熱機構，同時作為超聲發射機構”。項目組在研究工作中解決了超聲與電弧的耦合問題，采用超聲頻脈沖電源與等離子弧焊接電源及TIG電源并聯耦合，將電弧直接作為激勵源的負載，克服了耦合頻帶受限制和衰減等問題，提高了電弧與超聲之間的耦合效率。利用超聲電弧技術，成功實現了對顆粒增強鋁基復合材料的原位合金化焊接，獲得了增強相分布均勻、力學性能滿意的焊接接頭；同時還對ODS高溫合金進行了超聲電弧TIG焊接研究，解決了焊縫中經常出現的氣孔問題，并細化了焊縫組織，從而提高了ODS合金焊縫接頭的力學性能。 超聲電弧焊接技術的研究和推廣應用，將為解決焊縫氣孔問題、細化晶粒方法、改善顆粒增強相分布提供技術支持。 本項目負責人在2008.1~2013.12期間分別在“超聲等離子弧原位合金化焊接顆粒增強鋁基復合材料研究（國家重點實驗室基金項目）”、“ODS鋼超聲電弧原位合金化焊接機制研究（國家自然科學基金面上項目）” 資助下完成了對顆粒增強鋁基復合材料及ODS高溫合金材料的超聲電弧焊接研究，為超聲電弧焊接技術的推廣應用奠定了良好的基礎，并獲得了兩項國家發明專利。