專利名稱：一種用于ods合金的超聲電弧焊接方法
技術領域：
本發明涉及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：
ODS合金是采用機械合金化方法制造的氧化物彌散強化(Oxide dispersionstrengthened, ODS)高溫合金,具有高溫力學性能、高溫抗氧化和抗腐蝕性能好的綜合優勢，目前在航空、航天和核能領域等具有耐高溫要求的零部件中得到廣泛的應用，由于機械合金化是一個通過高能球磨使粉末經受反復的變形、冷焊、破碎，從而達到元素間原子水平合金化的復雜物理化學過程，因此ODS合金制備過程中往往發生粒子的細化，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，這些孔洞會造成熔池中金屬流動不規則，快速冷卻凝固過程中容易形成氣孔，同時，ODS合金處于冶金不平衡狀態，用常規熔化焊方法進行焊接比較困難，容易產生焊縫晶粒粗大的問題等，嚴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，就必須細化晶粒、減少氣孔。·在已有技術中，申請號為201010123736. X公開號為CN101797659A的“基于交流電弧激發超聲的鋁合金及鋁基復合材料焊接”主要針對鋁合金及鋁基復合材料，采用交流電弧進行焊接，利用RC高通濾波器實現超聲激勵電流和焊接電流的耦合，但由于ODS合金是采用直流電弧進行焊接，因此在超聲激勵回路中需加入隔直電容進行電隔離，防止直流電擊壞超聲激勵源；同時由于ODS合金的制備方法決定了焊接過程中需要對進入焊接電流的超聲激勵電流能實時控制，因此在超聲激勵回路中還需要加入變阻器，以用于實時調節加載到電弧中的超聲激勵電壓和電流的大小。
發明內容
本發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ODS合金電弧焊接工藝中，通過與常規的弧焊電源并聯耦合超聲激勵電源的方法，使超聲波交變信號耦合進焊接電弧，從而將超聲波引入到熔化焊電弧中，使電弧即作為產熱機構，同時又作為超聲發射機構，發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化焊縫組織，從而提高ODS合金焊縫接頭的力學性能。本發明提出的ODS合金的電弧超聲焊接方法，包括以下步驟
(I)將電弧超聲激勵發生源以并聯的方式與弧焊電源相連接，使得超聲頻交變電信號耦合進焊接電弧；利用串聯進超聲激勵回路的隔直電容進行電隔離，以保護超聲激勵源；同時在超聲激勵回路串聯一個變阻器用于調節加載到電弧中的超聲激勵電壓和電流的大小;
隔直電容電容值的選擇由于ODS合金采用直流電進行焊接，且焊接電流較大(通常為60^150 A)，為有效保護超聲激勵源，防止其被焊接電流擊壞，隔直電容電容值應適當選大一點；但又由于超聲激勵電流較小(最大為30A)，為保證超聲激勵電流能與焊接電流進行有效耦合，電容值又不能太大，因此，在本發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電流較小，因此只需要選用小阻值的變阻器即可，在本發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電源，選擇占空比為50%的方波激勵源，激勵頻率為28 80KHz，其優選為30KHz，激勵電流為(T30A，通過對焊接電弧的高頻調制實現交變電信號到超聲波的能量轉換；
(3)在實現超聲波與焊接電弧耦合后，選用常規TIG焊接方法對ODS合金進行焊接。
圖I是MGH956合金常規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是本發明方法的原理示意 圖中1 一焊接電源；2—超聲激勵電源；3—電弧；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超聲激勵電流。
具體實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，該合金采用超細超穩定的氧化物顆粒(Y2O3)對基體進行強化，具有高溫力學性能好、高溫抗氧化和高溫抗腐蝕性能好的綜合優勢，在航空、航天、核能等方面有廣泛的應用前景。其化學成分如表I所示。表I MGH956合金的化學成分(質量分數，%)
權利要求
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)將電弧超聲激勵發生源以并聯的方式與弧焊電源相連接，使得超聲頻交變電信號耦合進焊接電弧；利用串聯進超聲激勵回路的隔直電容進行電隔離，以保護超聲激勵源；同時在超聲激勵回路串聯一個變阻器用于調節加載到電弧中的超聲激勵電壓和電流的大小; (2)焊接起弧后再接通超聲激勵電源，選擇占空比為50%的方波激勵源，激勵頻率為28 80KHz，其優選為30KHz，激勵電流為(Γ30Α，通過對焊接電弧的高頻調制實現交變電信號到超聲波的能量轉換； (3)在實現超聲波與焊接電弧耦合后，選用常規TIG焊接方法對ODS合金進行焊接。
2.如權利要求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ODS合金電弧焊接工藝中，通過與常規的弧焊電源并聯耦合超聲激勵電源的方法，使超聲波交變信號耦合進焊接電弧，從而將超聲波引入到熔化焊電弧中，使電弧即作為產熱機構，同時又作為超聲發射機構，發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化焊縫組織，從而提高ODS合金焊縫接頭的力學性能。
文檔編號B23K9/10GK102814580SQ201210285810
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月13日 優先權日2012年8月13日
發明者雷玉成, 黃巍, 朱強, 承龍 申請人:江蘇大學