[发明专利]一种增加铝合金CMT焊晶界的方法

说明书

本发明公开一种增加铝合金CMT焊晶界的方法，在铝合金CMT焊接过程中，超声冲击装置冲击铝板的位置固定不变，焊接全过程伴随超声振动。焊接过程，由于冲击针周期性撞击铝板，将超声波的能量引入熔池，通过超声空化和声流作用改善微观和力学性能。晶界处原子排列不规则，在常温下晶界对位错的运动具有阻碍作用，致使塑性变形抗力提高，宏观表现为晶界比晶内具有较高的强度和硬度。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，更加具体地说，涉及利用超声冲击引入超声振动的方法，改善铝合金CMT焊接头晶界宽度和数量。

背景技术

冷金属过渡技术(Cold Metal Transfer，CMT)是奥地利福尼斯公司在钢与铝焊接、无飞溅引弧技术以及微连接技术基础之上开发的一种低热输入量的焊接技术。CMT技术的创新之处在于将熔滴过渡与送丝过程结合，从而降低了焊接过程的热输入量，真正实现了无飞溅焊接。铝合金具有许多优良特性，如质量轻、密度小以及良好的弹性塑性，比强度高、耐磨损、耐腐蚀、导电导热性良好和加工性能优良等，被广泛的应用于航空航天、交通运输和国防建设等制造业中。通过冷金属过渡技术CMT(cold metal transfer)焊接铝合金过程，焊接接头的性能造成影响，对整体焊接效果来说，格外重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种增加铝合金CMT焊晶界的方法，增加铝合金CMT焊接头晶界宽度和数量的方法，从而在常温条件下，提高接头力学性能。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种增加铝合金CMT焊晶界的方法，在铝合金CMT焊接过程中，使用超声冲击装置冲击待焊接的铝合金板，以使焊接全过程中伴随超声冲击，在焊接过程中，焊接全过程伴随超声振动。焊接过程，由于超声冲击针周期性撞击铝合金板，超声振动相当于给液态熔池施加一个交变外力，在液态金属中具有搅拌作用并将超声波的能量引入熔池，通过超声空化和声流作用来改善晶界性能，提高微观力学性能。

在进行超声冲击时，超声冲击的频率为15—20kHz。

在进行超声冲击时，选择待焊接的铝合金和超声冲击设备位置固定不变，即超声冲击设备的冲击针与铝合金接触位置不变，焊枪进行行走，冲击针与焊枪最短的距离是80—100mm。

本发明技术方案使用超声冲击设备，在焊接全过程伴随超声振动，将超声波的能量引入熔池，促进熔池内液态金属流动改善微观和力学性能，晶界处原子排列不规则，在常温下晶界对位错的运动具有阻碍作用，致使塑性变形抗力提高，宏观表现为晶界比晶内具有较高的强度和硬度。

附图说明

图1为本发明中超声振动铝合金CMT焊设备结构示意图。

图2为本发明技术方案进行铝合金CMT焊的接头示意图。

图3为图2所示焊接接头中接头1区域的微观组织形貌照片。

图4为图2所示焊接接头中接头2区域的微观组织形貌照片。

图5为本发明实施例中进行EDS能谱分析的结果示意图。

图6为利用本发明技术方案进行焊接的焊缝平均硬度对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案：

图1为超声振动铝合金CMT焊接过程示意图。如图1所示，在焊接过程，冲击针的冲击位置保持不变，冲击针与焊枪的最短距离是80mm。本发明涉及的试验母材为铝合金6061，试件规格为300×150×4mm，焊丝选用ER4043。采用直流冷金属过渡技术CMT对4mm板厚的铝合金进行平板堆焊试验。试验设备选用CMT焊机为福尼斯公司的CMT Advanced 4000型焊机，超声冲击选用天津天东恒科技发展有限公司生产的超声冲击机。