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《快速變換復(fù)合超音頻脈沖變極性氬弧焊接技術(shù)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、快速變換復(fù)合超音頻脈沖變極性氬弧焊接技術(shù)Ultrafast-ConvertHybridUltrasonicPulseVariablePolarityArcWeldingTechnique北京航空航天大學(xué)齊鉑金從保強李偉楊明軒齊鉑金教授。博士生導(dǎo)師，中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會理事?，F(xiàn)任北京航空航天大學(xué)機械學(xué)院材料加工與控制工程系主任。長期從事焊接自動化、先進電源變換理論及應(yīng)用等方面的研究工作，主持完成多項國家級課題，榮獲多項科學(xué)技術(shù)獎勵。獲發(fā)明專利授權(quán)多項。在航空飛機、發(fā)動機和航天器的研制生產(chǎn)中，焊接加工已經(jīng)成為主導(dǎo)工藝方法之一。目前，盡管高能束流
2、焊接(電子柬、激光焊等)和同態(tài)焊接技術(shù)(攪拌摩擦焊等)都取得了較26航窄制造技術(shù)·2010年第9期新型快速變換復(fù)合超音頻脈沖變極性氬弧焊接技術(shù)是一種優(yōu)質(zhì)高效的特種電弧焊接工藝技術(shù)。可顯著改善和提高鋁合金材料的電弧焊接質(zhì)量，從根本上突破并解決了實際工程應(yīng)用中急切希望解決的難題。可替代傳統(tǒng)的氬弧焊接工藝。在發(fā)揮電弧焊接技術(shù)自身優(yōu)勢的基礎(chǔ)上顯著改善和提高我國國防軍事、航空、航天工業(yè)中某些特殊結(jié)構(gòu)材料和關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量，將具有重要的工程應(yīng)用價值和推廣應(yīng)用前景。大進步，但氬弧焊接工藝以其獨特的優(yōu)勢和特點在今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)仍將占據(jù)重要地位。隨著
3、我國對航空飛機、發(fā)動機和航天飛行器性能等方面要求的不斷提高以及新型高強度鋁合金材料的開發(fā)應(yīng)用，目前我國的電弧焊接技術(shù)水平已難以完全滿足現(xiàn)代焊接生產(chǎn)的要求。盡管近些年諸多學(xué)者在研究電弧焊方面取得了進展，但是在高強度鋁合金材料的實際電弧焊接加工過程中．許多關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備以及工藝難題(如接頭軟化和氣孑L缺陷等)始終未能從根本上突破，因此研究開發(fā)一種適用于高強度鋁合金材料的高效高質(zhì)量電弧焊接加丁T藝一直是材料加工領(lǐng)域的前沿課題It-2]?？焖僮儞Q復(fù)合超音頻脈沖變極性焊接變極性電弧焊接技術(shù)(Variablepolarityarewelding)是一種比較
4、理想的用于鋁合金材料的焊接方法。近年來研究結(jié)果表明，變極性電流的過圖1瓤型快速變換復(fù)合超音頻脈沖變極性電源原理樣機零過程以及電流上升沿和下降沿的變化速率(di／dt)對其焊接過程可產(chǎn)生重要影響，提高電流極性變換速率有利于改善和提高鋁合金的焊接質(zhì)量【3卅。但受限于電源硬件電路設(shè)計原理等諸多因素的制約，目前研究較為廣泛的傳統(tǒng)變極性焊接電源，其輸出電流變化速率&Tdt一般為5A／恤S左右，并且存在一定的過零時間[7-810采用傳統(tǒng)變極性氬弧焊工藝焊接新型高強度鋁合金材料時，盡管可以減少焊縫中氣孔、裂紋等焊接缺陷，但仍然存在接頭嚴(yán)重軟化等一系列問題，這
5、大大降低了其構(gòu)件的承載能力。高頻脈沖氬弧焊也是一種先進的特種焊接工藝方法。研究表明，在自由電弧的基礎(chǔ)上加入高頻脈沖電流，當(dāng)脈沖電流頻率達到較高的頻率以后，盡管當(dāng)時在電流脈沖控制等方面仍存在某些不足，但焊接電弧已經(jīng)能夠產(chǎn)生一種高頻效應(yīng)，大大增強焊接電弧的穩(wěn)定性，并顯示出更好的焊接適用性，可影響接頭熔池液態(tài)金屬的結(jié)晶過程，細化焊縫組織，從而有利于提高焊接接頭的性能f9J。在高頻脈沖焊接過程中，其電流上升沿和下降沿的變化速率(&'／dt)是其重要的特征參數(shù)之一，脈沖電流的變化速率&'／dt越快，對焊接過程的影響效果就越顯著[10-1210另外，在金屬
6、材料制備領(lǐng)域，為了控制和改善金屬的凝固組織，提高金屬材料性能，施加脈沖電流已經(jīng)成為在金屬材料制備過程中采用的重要物理場技術(shù)。研究結(jié)果表明，脈沖電流對鋁合金凝固組織具有顯著的細化作用，且脈沖電流特征參數(shù)(如脈沖電流幅值、頻率及占空比等)對其凝固組織結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生重要影響¨3。5I。類似地，在傳統(tǒng)鋁合金變極性氬弧焊接過程中，引入高頻脈沖方波電流的復(fù)合作用，合理選擇和匹配各焊接工藝參數(shù)，就有可能對鋁合金焊縫熔池金屬的凝同過程和顯微組織產(chǎn)生特殊作用，從而有助于改善和提高鋁合金材料的焊接質(zhì)量。國內(nèi)有學(xué)者在傳統(tǒng)變極性電流基礎(chǔ)上引人了脈沖電流調(diào)制的方式，形成了具
7、有高低頻脈沖電流調(diào)制特性的復(fù)合變極性電流。初步研究結(jié)果表明，脈沖電流的加入對電弧焊接過程和焊接質(zhì)量均產(chǎn)生了一定影響，但研究過程中普遍脈沖電流頻率較低(不超過20kHz)、脈沖電流幅值較小(僅為幾十安培左右)且脈沖電流參數(shù)難以精確控制和獨立調(diào)節(jié)116-17]。另外，加拿大Liburdi公司研制的電弧焊接設(shè)備在正極性電流持續(xù)期間也加入了高頻脈沖電流的調(diào)制作用，但其脈沖電流頻率最高僅達到10kHz，脈沖電流幅值最大為40A。2005年，北京航空航天大學(xué)率先提出了“快速變換復(fù)合超音頻脈沖方波變極性電弧焊接(Uhrafast．converthybridu
8、ltrasonicpulsevariabletmlarityarcwelding)”的概念，即在獲得過零無死區(qū)時間且具有快速電流上升沿和下降沿變化速率
