一种改善铝合金CMT焊接头熔深和气孔的方法技术

本发明专利技术公开一种改善铝合金CMT焊接头熔深和气孔的方法，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，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，促进熔池内液态金属流动，导致熔深增加。同时，超声振动促进气泡的上浮，缩短了气泡在熔池中的时间，有助于气泡的逸出，从而减少接头的气孔数量。

【技术实现步骤摘要】
一种改善铝合金CMT焊接头熔深和气孔的方法
本专利技术属于CMT焊接
，更加具体地说，涉及利用超声冲击通过超声振动的方法，改善铝合金CMT焊接头熔深和气孔数量。
技术介绍
冷金属过渡技术(ColdMetalTransfer，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。由于CMT焊接过程热输入低，导致CMT焊接头熔深浅，仅能焊接薄板，应用范围受限。同时，在铝合金CMT焊接头中存在大量气孔，降低接头的力学性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改善铝合金CMT焊接头熔深和气孔数量的方法，有效的改善接头熔深和气孔数量。本专利技术的技术目的通过下述技术方案予以实现：一种改善铝合金CMT焊接头熔深和气孔的方法，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，促进熔池内液态金属流动，导致熔深增加。同时，超声振动促进了气泡的上浮，缩短了气泡在熔池中的时间，有助于气泡的逸出，从而减少接头的气孔数量。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。本专利技术技术方案使用超声冲击设备，在焊接全过程伴随超声振动，促进熔池内液态金属流动和气泡上浮，导致熔深增加和减少气孔数量。附图说明图1为本专利技术中超声振动铝合金CMT焊示意图。图2为本专利技术中超声振动与未超声振动铝合金CMT焊接头横截面。图3为本专利技术中超声振动与未超声振动铝合金CMT焊接焊缝的硬度。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案：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。本专利技术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CMTAdvanced4000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。其主要实现步骤如下：1.堆焊试验前用钢丝刷将铝板上的氧化膜去除，直到露出金属光泽，用酒精将施焊处表面各约30-40mm范围内的油污和脏物清洗干净，氧化膜清除后，应在2h内施焊，以免再生成新的氧化膜；2.设定焊接参数，送丝速度为5m/min，超声行走速度和焊枪总体行走速度均为30cm/min，频率调为20kHz，气体流量为20L/min；3.将待焊试样，用夹具固定；打开超声冲击机开关，频率20kHz稳定不变，5秒后，超声冲击机位置不变，焊枪行走；4.堆焊结束后，关闭超声冲击开关。5.将超声振动铝合金CMT焊接头与未经过超声振动铝合金CMT焊接头通过线切割将其切下，通过打磨抛光后，在光学显微镜下观看接头熔深和气孔。通过图2可以发现，与未超声振动的接头熔深相比较，经过超声振动的接头熔深得到明显改善。超声振动后气孔数量降低，体积减小。同时利用型号为MH-3的维氏硬度计测量焊缝中心线的显微维氏硬度，从焊缝表面开始测量，每0.3mm测量一个点，压力200g，保压15s，超声振动改善了焊缝的硬度，如图3，超声振动后，焊缝的硬度明显增加。以上对本专利技术做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本专利技术的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善铝合金CMT焊接头熔深和气孔的方法，其特征在于，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，促进熔池内液态金属流动，导致熔深增加；同时，超声振动促进了气泡的上浮，缩短了气泡在熔池中的时间，有助于气泡的逸出，从而减少接头的气孔数量。

【技术特征摘要】
1.一种改善铝合金CMT焊接头熔深和气孔的方法，其特征在于，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，促进熔池内液态金属流动，导致熔深增加；同时，超声振动促进了气泡的上浮，缩短了气泡在熔池中的时间，有助于气泡的逸出，从而减少接头的气孔数量。2.根据权利要求1所述的一种改善铝合金CMT焊接头熔深和气孔的方法，其特征在于，在进行超声冲击时，超声冲击的频率为15—20kHz。3.根据权利要求1或者2所述的一种改善铝合金CMT焊接头熔深和气孔的方法，其特征在于，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。4.超声冲击在改善...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡绳荪，田银宝，申俊琦，白鹏飞，梁瑛，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12