何為振動焊接技術(shù)

時(shí)間：2020-04-16作者：陜西安燁順電子科技有限公司瀏覽：218

動焊接技術(shù)”包括兩個(gè)方面,即“焊接技術(shù)”與“焊接振動技術(shù)”兩個(gè)內(nèi)容。這里說的“焊接技術(shù)”就是正常的焊接技術(shù),而“焊接振動技術(shù)”就是在焊接過程中根據(jù)不同構(gòu)件施加一種不同參數(shù)的機(jī)械振動。

01振動焊接概念

振動焊接技術(shù)是在振動時(shí)效技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。但振動焊接技術(shù)的作用明顯優(yōu)於振動時(shí)效技術(shù)。振動時(shí)效技術(shù)是在構(gòu)件焊好后使用的處理技術(shù),只能對焊接殘余應(yīng)力起到降低和均化作用,而振動焊接技術(shù)從焊接開始就起到細(xì)化晶粒的作用,接著在熱狀態(tài)下通過熱塑性變形來調(diào)整應(yīng)變而降低殘余應(yīng)力。因此,可以說振動焊接從一開始就起到了防止焊接裂紋和減少變形的作用。提高焊接質(zhì)量是優(yōu)於振動時(shí)效技術(shù)的較**優(yōu)點(diǎn)。

做為振動焊接,它并不要求構(gòu)件必須達(dá)到共振狀態(tài),只要達(dá)到某一頻率范圍內(nèi)且具有一定的振幅就可以,因此振動焊接技術(shù)可以在任何構(gòu)件上應(yīng)用。特別是在大型結(jié)構(gòu)件焊接修復(fù)時(shí),振動焊接就完全可以實(shí)現(xiàn),焊后不再使用熱時(shí)效處理。

焊接構(gòu)件的振動時(shí)效技術(shù)是對已焊接成型的構(gòu)件進(jìn)行振動處理,用以降低和均化由於焊接造成的殘余應(yīng)力。而振動焊接是首先將被焊部件進(jìn)行振動,且邊振動邊焊接,直到焊完為止。

這種振動是在一定頻率范圍內(nèi)的輕微振動,其作用如下:首先,當(dāng)焊縫金屬在熔溶狀態(tài)時(shí),振動可以使組織發(fā)生變化,晶粒得以細(xì)化。焊縫晶粒細(xì)化必將使材料力學(xué)性能得到提高;其次在有溫度作用下,焊縫處材料屈服極限很低,因此振動很*使熱應(yīng)力場得到緩解,較易發(fā)生熱塑性變形,而釋放受約束應(yīng)變,使應(yīng)力場梯度減少,故使最后的焊接殘余應(yīng)力得到降低或均化;*三由于振動,在結(jié)晶過程中使氣泡雜質(zhì)等*上浮,氫氣易排除,焊縫材料與母材過渡連接均勻、平緩,降低應(yīng)力集中,提高焊接質(zhì)量。因此振動焊接可以有效地防止焊接裂紋和變形,提高構(gòu)件的疲勞壽命,增強(qiáng)機(jī)械性能。

02振動焊接對焊接殘余應(yīng)力分布的影響

振動時(shí)效是在構(gòu)件焊接完成后在常溫下進(jìn)行的。因此要使動應(yīng)力和殘余應(yīng)力之和大于材料常溫下的屈服極限(σS)則必須具有較大激振力。振動焊接是在焊接的整個(gè)過程中,包括降溫過程在內(nèi),給被焊構(gòu)件一個(gè)較輕微的振動,使焊縫在熱狀態(tài)下調(diào)整應(yīng)變而改變熱應(yīng)力場,從而達(dá)到降低和均化應(yīng)力。

03振動焊接對焊縫疲勞性能的影響

焊接結(jié)構(gòu)的破壞大多數(shù)是疲勞破壞,而且疲勞破壞大多數(shù)發(fā)生在焊縫附近,這是近一**來人們所公認(rèn)的。因?yàn)樗呛附咏Y(jié)構(gòu)普遍存在的問題。因此在研究振動焊接技術(shù)的時(shí)候必須研究振動焊接對疲勞性能的影響。在振動時(shí)效機(jī)理的研究中,已經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明:由於降低和均化了應(yīng)力,使焊縫的疲勞性能增強(qiáng),構(gòu)件的疲勞壽命得到提高。

振動焊接可以大幅度提高焊接結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命,提高率在70%以上,振動焊接確實(shí)是提高焊件疲勞壽命的有效方法。平臺振動焊接(即不共振的振動焊接)

04振動焊接工藝規(guī)程

應(yīng)該看到的是振動焊接和振動時(shí)效是為提高焊縫質(zhì)量而在兩個(gè)階段分別采取的技術(shù)工藝過程。振動焊接是在焊接過程中進(jìn)行的振動處理過程,而振動時(shí)效是在構(gòu)件焊接成型后而進(jìn)行的時(shí)效處理過程,前者的作用在於使晶粒細(xì)化提高材料的機(jī)械性能。降低焊接應(yīng)力和變形、減少氣孔和雜質(zhì)并使焊接紋理細(xì)密提高宏觀焊接質(zhì)量。而后者則是專門用於降低和均化焊接應(yīng)力,消除殘余應(yīng)力對變形、開裂和疲勞壽命的影響。相比較而言,盡管在消除應(yīng)力方面、振動焊接起到一定的作用,但其畢竟振動很小,產(chǎn)生的動應(yīng)力不大,因此消除主應(yīng)力的效果是趕不上振動時(shí)效的效果較好。從這一點(diǎn)出發(fā),對於大型構(gòu)件建議工藝規(guī)程應(yīng)是振動焊接與振動時(shí)效同時(shí)采用:即**階段在焊接過程中采用振動焊接、*二階段采用振動時(shí)效處理這將是較佳工藝規(guī)程。

振動焊接工藝參數(shù)

1.激振頻率 20Hz~100Hz;

2.激振振幅 10μm~50μm;

3.振動方式 共振與非共振均可;

4.構(gòu)件直接振動或振動臺帶動構(gòu)件振動均可;

5.振幅的選擇應(yīng)盡量接近材料晶粒的直徑,即不同材料選用不同的振幅;

6.在20Hz~100Hz范圍內(nèi)如有共振峰,可選擇共振峰高1/3~2/3所對應(yīng)頻率來處理,但要保證振幅在規(guī)定范圍內(nèi),共振易於調(diào)整振幅值;

05振動焊接技術(shù)的適用性

振動焊接技術(shù)的特點(diǎn)決定了該項(xiàng)技術(shù)的適用性。各種實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該項(xiàng)技術(shù)有如下的特點(diǎn):

1.焊接結(jié)晶過程中振動可使晶粒細(xì)化,因此使焊縫材料力學(xué)性能顯著提高,材料的屈服極限σS、強(qiáng)度極限σb均可提高10%~30%,這有助於防止焊接熱裂紋和冷裂紋的發(fā)生。

2.降低焊接殘余應(yīng)力30%以上,這有助於于防止或減少焊接構(gòu)件使用中發(fā)生裂紋,延長使用壽命,穩(wěn)定構(gòu)件的尺寸精度。

3.降低焊接變形30%以上,如果采用“予剛度法”和“予應(yīng)力法”則變形可降低60%以上,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.由於晶粒細(xì)化和殘余應(yīng)力的降低,提高了焊縫斷裂韌性20%以上,較大的提高了焊縫材料抗開裂的能力。

5.提高疲勞極限15%以上,提高焊縫疲勞壽命70%以上。這是各種效果的綜合值,提高使用壽命這也是各種附加工藝所追求的較終目標(biāo)。

6.減少砂眼、跳焊等,使焊接紋理細(xì)密,減少根部的應(yīng)力集中,顯著提高焊接質(zhì)量。

7.可免除焊接予熱過程或降低予熱溫度。

8.可排除焊后的熱時(shí)效或振動時(shí)效處理。

9.顯著的防止或減少焊接裂紋,這是振動焊接一項(xiàng)較**的特點(diǎn)。

根據(jù)上述優(yōu)點(diǎn),不難看出振動焊接技術(shù)比起振動時(shí)效來說具有較廣闊的前途和較大的適用性?？梢哉f振動焊接技術(shù)在所有的焊接過程中均可應(yīng)用,特別是對於焊接中易出現(xiàn)裂紋和變形的構(gòu)件應(yīng)較先選用振動焊接。對於壓力容器,如能采用振動焊接一定會獲得較好效果,必將大大增加設(shè)備的安全度。


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