專利名稱：一種用于ods合金的超聲電弧焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ODS合金的電弧焊接，特指一種用于ODS合金的超聲電弧焊接方法。
背景技術(shù)：
ODS合金是采用機(jī)械合金化方法制造的氧化物彌散強(qiáng)化(Oxide dispersionstrengthened, ODS)高溫合金,具有高溫力學(xué)性能、高溫抗氧化和抗腐蝕性能好的綜合優(yōu)勢(shì)，目前在航空、航天和核能領(lǐng)域等具有耐高溫要求的零部件中得到廣泛的應(yīng)用，由于機(jī)械合金化是一個(gè)通過高能球磨使粉末經(jīng)受反復(fù)的變形、冷焊、破碎，從而達(dá)到元素間原子水平合金化的復(fù)雜物理化學(xué)過程，因此ODS合金制備過程中往往發(fā)生粒子的細(xì)化，并引入缺陷，使材料中殘留的隔離小孔隙難以消除，成為殘留孔洞。在熔化焊過程中，這些孔洞會(huì)造成熔池中金屬流動(dòng)不規(guī)則，快速冷卻凝固過程中容易形成氣孔，同時(shí)，ODS合金處于冶金不平衡狀態(tài)，用常規(guī)熔化焊方法進(jìn)行焊接比較困難，容易產(chǎn)生焊縫晶粒粗大的問題等，嚴(yán)重破壞了材料原先的組織和性能，因此從根本上提高焊縫金屬的性能，就必須細(xì)化晶粒、減少氣孔。·在已有技術(shù)中，申請(qǐng)?zhí)枮?01010123736. X公開號(hào)為CN101797659A的“基于交流電弧激發(fā)超聲的鋁合金及鋁基復(fù)合材料焊接”主要針對(duì)鋁合金及鋁基復(fù)合材料，采用交流電弧進(jìn)行焊接，利用RC高通濾波器實(shí)現(xiàn)超聲激勵(lì)電流和焊接電流的耦合，但由于ODS合金是采用直流電弧進(jìn)行焊接，因此在超聲激勵(lì)回路中需加入隔直電容進(jìn)行電隔離，防止直流電擊壞超聲激勵(lì)源；同時(shí)由于ODS合金的制備方法決定了焊接過程中需要對(duì)進(jìn)入焊接電流的超聲激勵(lì)電流能實(shí)時(shí)控制，因此在超聲激勵(lì)回路中還需要加入變阻器，以用于實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)加載到電弧中的超聲激勵(lì)電壓和電流的大小。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于ODS合金熔化焊的新方法一ODS合金的超聲電弧焊接方法，其原理是在常規(guī)ODS合金電弧焊接工藝中，通過與常規(guī)的弧焊電源并聯(lián)耦合超聲激勵(lì)電源的方法，使超聲波交變信號(hào)耦合進(jìn)焊接電弧，從而將超聲波引入到熔化焊電弧中，使電弧即作為產(chǎn)熱機(jī)構(gòu)，同時(shí)又作為超聲發(fā)射機(jī)構(gòu)，發(fā)射出的超聲波作用于ODS合金的焊接熔池，利用超聲波來去除焊縫中的氣體并細(xì)化焊縫組織，從而提高ODS合金焊縫接頭的力學(xué)性能。本發(fā)明提出的ODS合金的電弧超聲焊接方法，包括以下步驟
(I)將電弧超聲激勵(lì)發(fā)生源以并聯(lián)的方式與弧焊電源相連接，使得超聲頻交變電信號(hào)耦合進(jìn)焊接電弧；利用串聯(lián)進(jìn)超聲激勵(lì)回路的隔直電容進(jìn)行電隔離，以保護(hù)超聲激勵(lì)源；同時(shí)在超聲激勵(lì)回路串聯(lián)一個(gè)變阻器用于調(diào)節(jié)加載到電弧中的超聲激勵(lì)電壓和電流的大小;
隔直電容電容值的選擇由于ODS合金采用直流電進(jìn)行焊接，且焊接電流較大(通常為60^150 A)，為有效保護(hù)超聲激勵(lì)源，防止其被焊接電流擊壞，隔直電容電容值應(yīng)適當(dāng)選大一點(diǎn)；但又由于超聲激勵(lì)電流較小(最大為30A)，為保證超聲激勵(lì)電流能與焊接電流進(jìn)行有效耦合，電容值又不能太大，因此，在本發(fā)明中選用隔直電容電容值為4(Tioopf。變阻器阻值范圍的選擇由于超聲激勵(lì)電流較小，因此只需要選用小阻值的變阻器即可，在本發(fā)明中選用變阻器的阻值范圍為OlOOQ。(2)焊接起弧后再接通超聲激勵(lì)電源，選擇占空比為50%的方波激勵(lì)源，激勵(lì)頻率為28 80KHz，其優(yōu)選為30KHz，激勵(lì)電流為(T30A，通過對(duì)焊接電弧的高頻調(diào)制實(shí)現(xiàn)交變電信號(hào)到超聲波的能量轉(zhuǎn)換；
(3)在實(shí)現(xiàn)超聲波與焊接電弧耦合后，選用常規(guī)TIG焊接方法對(duì)ODS合金進(jìn)行焊接。
圖I是MGH956合金常規(guī)TIG焊的焊縫截面圖和顯微組織 Ca)焊縫截面；(b)焊縫顯微組織；
圖2是本發(fā)明方法的原理示意 圖中1 一焊接電源；2—超聲激勵(lì)電源；3—電??；4一工件；5—變阻器；6—隔直流電容；7—電流表；8—電壓表；
圖3是MGH956合金電弧超聲TIG焊焊縫截面圖，圖中a、b、C、d圖分別施加5A、10A、20A、和30A超聲激勵(lì)電流；
圖4是MGH956合金電弧超聲TIG焊焊縫顯微組織圖，圖中a、b、c圖分別施加10A、20A、和30A超聲激勵(lì)電流。
具體實(shí)施例方式被焊材料選用MGH956合金，MGH956合金是眾多ODS高溫合金中的一種典型材料，該合金采用超細(xì)超穩(wěn)定的氧化物顆粒(Y2O3)對(duì)基體進(jìn)行強(qiáng)化，具有高溫力學(xué)性能好、高溫抗氧化和高溫抗腐蝕性能好的綜合優(yōu)勢(shì)，在航空、航天、核能等方面有廣泛的應(yīng)用前景。其化學(xué)成分如表I所示。表I MGH956合金的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)
權(quán)利要求
1.一種用于ODS合金的超聲電弧焊接方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將電弧超聲激勵(lì)發(fā)生源以并聯(lián)的方式與弧焊電源相連接，使得超聲頻交變電信號(hào)耦合進(jìn)焊接電弧；利用串聯(lián)進(jìn)超聲激勵(lì)回路的隔直電容進(jìn)行電隔離，以保護(hù)超聲激勵(lì)源；同時(shí)在超聲激勵(lì)回路串聯(lián)一個(gè)變阻器用于調(diào)節(jié)加載到電弧中的超聲激勵(lì)電壓和電流的大小; (2)焊接起弧后再接通超聲激勵(lì)電源，選擇占空比為50%的方波激勵(lì)源，激勵(lì)頻率為28 80KHz，其優(yōu)選為30KHz，激勵(lì)電流為(Γ30Α，通過對(duì)焊接電弧的高頻調(diào)制實(shí)現(xiàn)交變電信號(hào)到超聲波的能量轉(zhuǎn)換； (3)在實(shí)現(xiàn)超聲波與焊接電弧耦合后，選用常規(guī)TIG焊接方法對(duì)ODS合金進(jìn)行焊接。
2.如權(quán)利要求I所述的一種用于ODS合金的超聲電弧焊接方法，其特征在于所述隔直電容電容值為4(Tl00PF。
3.如權(quán)利要求I所述的一種用于ODS合金的超聲電弧焊接方法，其特征在于所述變阻器的阻值范圍為0 200Ω。
全文摘要
本發(fā)明涉及ODS合金的電弧焊接，特指一種用于ODS合金的超聲電弧焊接方法。其原理是在常規(guī)ODS合金電弧焊接工藝中，通過與常規(guī)的弧焊電源并聯(lián)耦合超聲激勵(lì)電源的方法，使超聲波交變信號(hào)耦合進(jìn)焊接電弧，從而將超聲波引入到熔化焊電弧中，使電弧即作為產(chǎn)熱機(jī)構(gòu)，同時(shí)又作為超聲發(fā)射機(jī)構(gòu)，發(fā)射出的超聲波作用于ODS合金的焊接熔池，利用超聲波來去除焊縫中的氣體并細(xì)化焊縫組織，從而提高ODS合金焊縫接頭的力學(xué)性能。
文檔編號(hào)B23K9/10GK102814580SQ201210285810
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者雷玉成, 黃巍, 朱強(qiáng), 承龍 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)