鋁鈦合金超聲波點(diǎn)焊和旋轉(zhuǎn)超聲焊接的比較分析

刊名：International Congress on ltrasonics（英）

刊期：2015年第70期

作者：Frank Balle et al

編譯：朱會(huì)

混合式輕型結(jié)構(gòu)是未來車輛的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于鋁和鈦合金組成的多材料結(jié)構(gòu)，超聲波點(diǎn)焊技術(shù)是一種替代的有效連接技術(shù)。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是在即使沒有氣體屏蔽的情況下，也能在固體狀態(tài)下焊接重疊結(jié)構(gòu)部件。研究采用的基礎(chǔ)材料是半成品金屬板。在這項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上，頂部的連接件材料一般采用經(jīng)過熔融、退火和人工老化處理的鋁合金（AA7075）；底部的連接件材料常采用經(jīng)過冷軋、退火處理的鈦合金（TiAl6V4）。在超聲波點(diǎn)焊以及旋轉(zhuǎn)超聲焊接的過程中，鋁合金直接與焊接工具相連。利用超聲波點(diǎn)焊技術(shù)可使兩個(gè)連接件的表面粗糙度互補(bǔ)，從而能夠更好地接合。材料的預(yù)處理決定了連接板表面的粗糙度，這種預(yù)處理可將板表面的污染物和氧化層清除，然后通過焊接將兩個(gè)板連接起來。在外部焊接力和振蕩運(yùn)動(dòng)的影響下材料原子間相互作用，使焊接接頭處具有較強(qiáng)的連接力。在焊接工作頻率為20kHz時(shí)，將采用縱向振蕩模式的傳統(tǒng)超聲波點(diǎn)焊技術(shù)與采用旋轉(zhuǎn)模式的旋轉(zhuǎn)超聲焊接進(jìn)行對(duì)比。使用試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法對(duì)上述兩種焊接技術(shù)的工藝參數(shù)（焊接力、焊接能量和焊接振幅）進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析工藝參數(shù)、力學(xué)性能及焊接區(qū)之間的關(guān)系。研究重點(diǎn)是觀察連接區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)，并分析其斷裂面。利用連接件焊接處的微觀結(jié)構(gòu)和光譜將有助于分析超聲波點(diǎn)焊過程中的界面形成，其結(jié)果可將該技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用于多金屬材料接頭的連接。