高频振动对AZ31镁合金TIG焊接接头组织和性能的影响

摘要

振动焊接是在普通焊接工艺和振动时效的基础上,增加稳频、稳幅辅助机械振动的一种新工艺。已有的一些研究表明,加载振动会对焊接熔池造成影响,特别是在机械振动的作用下,焊缝区和热影响区的晶粒会得到显著细化。但目前对镁合金的振动焊接研究很少,相关问题缺乏认识。另外,现有振动焊接所用的频率一般都比较低,从几赫兹到几百赫兹。为此,本文将超声振动加载到AZ31镁合金钨极氩弧焊的过程,以揭示高频振动对焊接接头各区域显微组织及力学性能的影响,以期为利用该工艺来改善AZ31镁合金的焊接性能奠定理论与应用基础。论文的主要工作包括:
　　①概括和总结了国内外振动焊接的理论研究及应用现状。
　　②结合声波传递的相关理论,分析了高频振动波在熔体中的传播特性以及与熔体之间的作用机制。当高频振动波传播到两相界面上时,会发生反射和折射,反射的纵波与横波会对焊接过程产生影响。高频振动波与熔体中的作用机制包括声流效应、空化效应、机械效应以及热效应等,这些由高频振动波产生的效应都会对焊接过程产生影响。
　　③设计并进行了AZ31镁合金板材高频振动焊接实验。微观上,比较了不同振动方向、不同剖口角度以及不同振幅下,高频振动焊接得到的焊接接头各区域显微组织的不同以及晶粒的大小;在力学性能方面,对各工艺参数下的焊接接头进行了显微硬度测量和室温拉伸试验。总结了高频振动焊接各工艺参数对焊接过程的影响规律。
　　④在高频振动焊接的实验基础之上,结合现有振动焊接理论,对总结出的规律性结论进行分析与探讨。
　　通过本课题的研究,掌握了高频振动焊接对焊接接头各区域显微组织的影响规律以及对显微硬度和拉伸性能的影响规律,对高频振动波影响焊接过程的本质也建立了一定的认识,为高频振动焊接更加深入的理论研究和实践应用打下了坚实的基础。