本發(fā)明專利技術(shù)涉及公開了一種施加超聲波與電弧復(fù)合的立焊方法，特征在于超聲波變幅桿一端與超聲波換能器相連，另一端設(shè)有超聲波發(fā)射面，超聲波發(fā)射面位于變幅桿的端部，形狀為內(nèi)凹形，內(nèi)凹形的超聲波發(fā)射面朝向焊炬前端和立焊熔池處，超聲波發(fā)射面與立焊熔池處的距離為8-20mm，焊炬與立焊件的夾角為30-70°，超聲發(fā)變幅桿與焊炬之間的夾角為70-140°，通過超聲波換能器將超聲波電信號轉(zhuǎn)化為超聲頻率的機械振動，立焊時，超聲波發(fā)射面會產(chǎn)生多個類球狀聚焦聲場，并作用在熔滴及熔池上，由于空化效應(yīng)，焊接熔滴及熔池會受到向上的力的作用，從而抵消了立焊時熔滴及熔池重力的影響，具有工藝簡單、操作方便、減少焊接缺陷、焊接熱量輸入小、節(jié)約能量、焊接質(zhì)量高等優(yōu)點。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及焊接技術(shù)，具體的說是一種工藝簡單、焊接質(zhì)量高的超聲波與電弧復(fù)合的立焊方法。
技術(shù)介紹
眾所周知，立焊是一種常用的焊接方法，廣泛的應(yīng)用于橋梁、造船、鍋爐及核電等行業(yè)當(dāng)中。目前常見的立焊方法是氣電立焊方法，該方法將電渣焊同熔化極氣體保護焊復(fù)合起來，利用接頭兩側(cè)的固定式或移動式水冷滑塊保持熔池形狀，并強制焊縫成形。這種方法主要用于厚板焊接中，具有焊接效率高，生產(chǎn)成本低等特點。但氣電立焊焊接熱輸入很大，焊后接頭的低溫沖擊韌性很低，通常需要特殊的鋼材，且焊接過程中易于產(chǎn)生氣孔和夾渣等焊接缺陷。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝簡單、減少焊接缺陷、焊接熱量輸入小、節(jié)約能量、焊接質(zhì)量高的施加超聲波與電弧復(fù)合的立焊方法。本專利技術(shù)可以通過如下措施達(dá)到: ，包括超聲波換能器，超聲波變幅桿和電弧焊用的焊接電源與焊炬，其特征在于超聲波變幅桿一端與超聲波換能器相連，另一端設(shè)有超聲波發(fā)射面，超聲波發(fā)射面位于變幅桿的端部，形狀為內(nèi)凹形，內(nèi)凹形的超聲波發(fā)射面朝向焊炬前端和立焊熔池處，超聲波發(fā)射面與立焊熔池的距離為8-20mm，焊炬與立焊件的夾角為30-70°，超聲發(fā)變幅桿與焊炬之間的夾角為70-140°，通過超聲波換能器將超聲波電信號轉(zhuǎn)化為超聲頻率的機械振動，其振動頻率為15-lOOKHz，振動幅度為1-200 μ m，立焊時，超聲波發(fā)射面會產(chǎn)生多個類球狀聚焦聲場，并作用在熔滴及熔池上，由于空化效應(yīng)，焊接熔滴及熔池會受到向上的力的作用，從而抵消了立焊時重力的影響。本專利技術(shù)所述的超聲波發(fā)生器的功率為1-2000W，產(chǎn)生的超聲頻率電信號頻率為15-lOOKHz。本專利技術(shù)所述的超聲波變幅桿將超聲振動幅度放大到10-1500 μ m。本專利技術(shù)所述的超聲波變幅桿下端的內(nèi)凹形超聲波發(fā)射面的半徑R為10_50mm。本專利技術(shù)將超聲頻率的電信號轉(zhuǎn)化為機械振動，并通過超聲波換能器和超聲波變幅桿產(chǎn)生和放大超聲波振動，立焊時，將超聲波發(fā)射面置于焊接電弧下端，使發(fā)射端凹面朝向焊接電弧和熔池，施加超聲波后，由于空化作用，超聲波會對熔池及熔滴產(chǎn)生向上的力的作用，從而抑制了在立焊時熔池及熔滴在重力作用下的下墜，同時，憑借超聲對熔池的控制，焊接時還可以因?qū)嶋H需要而適當(dāng)擴大工藝參數(shù)范圍，改善焊縫的成形性能。另外，超聲波還會對熔池產(chǎn)生機械攪拌的作用，有助于熔池內(nèi)氣體的逸出，減少氣孔傾向，還可以細(xì)化焊縫組織，提高焊接接頭的力學(xué)性能，具有工藝簡單、操作方便、減少焊接缺陷、焊接熱量輸入小、節(jié)約能量、焊接質(zhì)量高等優(yōu)點。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進(jìn)一步描述。 ，包括超聲波換能器，超聲波變幅桿和電弧焊用的焊接電源與焊炬，上述各組成部分的結(jié)構(gòu)及它們之間的相互連接關(guān)系與現(xiàn)有技術(shù)相同，此不贅述，本專利技術(shù)的特征在于超聲波變幅桿一端與超聲波換能器相連，另一端設(shè)有超聲波發(fā)射面，超聲波發(fā)射面位于變幅桿的端部，形狀為內(nèi)凹形，內(nèi)凹形的超聲波發(fā)射面朝向焊炬前端和立焊熔池處，超聲波發(fā)射面與立焊熔池處的距離為8-20mm，焊炬與立焊件的夾角為30-70°，超聲波變幅桿與焊炬之間的夾角為70-140°，通過超聲波換能器將超聲波電信號轉(zhuǎn)化為超聲頻率的機械振動，其振動頻率為15-lOOKHz，振動幅度為1-200 μ m，立焊時，超聲波發(fā)射面會產(chǎn)生多個類球狀聚焦聲場，并作用在熔滴及熔池上，由于空化效應(yīng)，焊接熔滴及熔池會受到向上的力的作用，從而抵消了立焊時重力的影響，所述的超聲波發(fā)生器的功率為1-2000W，產(chǎn)生的超聲頻率電信號頻率為15-lOOKHz ;所述的超聲波變幅桿將超聲振動幅度放大到10-1500 μ m ;所述的超聲波變幅桿下端的內(nèi)凹形超聲波發(fā)射面的半徑R為 10_50mm。如圖1所示，一種超聲波聲場的產(chǎn)生裝置，包括超聲波換能器4、超聲波變幅桿3和超聲電源5，超聲波變幅桿3 —端與超聲波換能器相連接，另一端設(shè)有超聲波發(fā)射面2，超聲波變幅桿3與超聲波換能器4采用螺紋或螺栓連接，使超聲波換能器下端與超聲波變幅桿上端面緊密接觸，超聲電源通過電纜與超聲波換能器之間進(jìn)行連接。焊炬I與立焊試板的夾角α為30-70°，超聲波產(chǎn)生裝置同焊炬I之間的夾角β為70-140°。所述的超聲波發(fā)射面位于變幅桿下端部，超聲波發(fā)射面成內(nèi)凹形，內(nèi)凹面朝向焊接電弧下部和焊接熔池。凹面半徑R的應(yīng)用范圍為10-50mm。超聲波發(fā)射面與電弧端的距離 L 為 8_20mm。本專利技術(shù)可適用與熔化極與非熔化極氣體保護電弧焊方法； 本專利技術(shù)所述的超聲波發(fā)生器的功率為1-2000W，產(chǎn)生的超聲頻率電信號頻率為15-lOOKHz。本專利技術(shù)所述的超聲波電信號通過超聲波換能器轉(zhuǎn)化為超聲頻率的機械振動，振動頻率為15-ΙΟΟΙΚΗζ，振動幅度為1-200 μ m。本專利技術(shù)所述的超聲波變幅桿與超聲波換能器連接，將超聲振幅放大到10-1500 μ mD本專利技術(shù)所述的一種施加超聲波輔助立焊的裝置，將超聲頻率的電信號轉(zhuǎn)化為機械振動，并通過超聲波換能器和超聲波變幅桿產(chǎn)生和放大超聲波振動，立焊時，將超聲波發(fā)射面置于焊接電弧下端，使發(fā)射端凹面朝向焊接電弧和熔池，施加超聲后，由于空化作用，超聲波會對熔池及熔滴產(chǎn)生向上的力的作用，從而抑制了在立焊時熔池及熔滴在重力作用下的下墜，由于在電弧下端施加超聲波時，焊接電弧本身也會受迫向上偏轉(zhuǎn)，所以焊接時焊槍應(yīng)向焊縫側(cè)傾斜一定角度，焊槍與焊縫間夾角為30-70°為宜，以保證電弧能夠垂直施加在焊縫上，提高能量利用效率。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種施加超聲波與電弧復(fù)合的立焊方法，包括超聲波換能器，超聲波變幅桿和電弧焊用的焊接電源與焊炬，其特征在于超聲波變幅桿一端與超聲波換能器相連，另一端設(shè)有超聲波發(fā)射面，超聲波發(fā)射面位于變幅桿的端部，形狀為內(nèi)凹形，內(nèi)凹形的超聲波發(fā)射面朝向焊炬前端和立焊熔池處，超聲波發(fā)射面與立焊熔池處的距離為8?20mm，焊炬與立焊件的夾角為30?70°，超聲發(fā)變幅桿與焊炬之間的夾角為70?140°，通過超聲波換能器將超聲波電信號轉(zhuǎn)化為超聲頻率的機械振動，其振動頻率為15?100KHz，振動幅度為1?200μm，超聲波發(fā)射面會產(chǎn)生多個類球狀聚焦聲場，并作用在熔滴及熔池上，由于空化效應(yīng)，焊接熔滴及熔池會受到向上的力的作用，從而抵消了立焊時熔滴及熔池的重力。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種施加超聲波與電弧復(fù)合的立焊方法，包括超聲波換能器，超聲波變幅桿和電弧焊用的焊接電源與焊炬，其特征在于超聲波變幅桿一端與超聲波換能器相連，另一端設(shè)有超聲波發(fā)射面，超聲波發(fā)射面位于變幅桿的端部，形狀為內(nèi)凹形，內(nèi)凹形的超聲波發(fā)射面朝向焊炬前端和立焊熔池處，超聲波發(fā)射面與立焊熔池處的距離為8-20mm，焊炬與立焊件的夾角為30-70°，超聲發(fā)變幅桿與焊炬之間的夾角為70-140°，通過超聲波換能器將超聲波電信號轉(zhuǎn)化為超聲頻率的機械振動，其振動頻率為15-lOOKHz，振動幅度為1-200 μ m，超聲波發(fā)射面會產(chǎn)生多個類球...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫清潔，劉一搏，郭寧，馮吉才，黃海艇，王斌，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)威海，
類型：發(fā)明
國別省市：
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