铝钛合金超声波点焊和旋转超声焊接的比较分析

铝钛合金超声波点焊和旋转超声焊接的比较分析

刊名：International Congress on ltrasonics（英）

刊期：2015年第70期

作者：Frank Balle et al

编译：朱会

混合式轻型结构是未来车辆的发展趋势。对于铝和钛合金组成的多材料结构，超声波点焊技术是一种替代的有效连接技术。该技术的优势是在即使没有气体屏蔽的情况下，也能在固体状态下焊接重叠结构部件。研究采用的基础材料是半成品金属板。在这项研究的基础上，顶部的连接件材料一般采用经过熔融、退火和人工老化处理的铝合金（AA7075）；底部的连接件材料常采用经过冷轧、退火处理的钛合金（TiAl6V4）。在超声波点焊以及旋转超声焊接的过程中，铝合金直接与焊接工具相连。利用超声波点焊技术可使两个连接件的表面粗糙度互补，从而能够更好地接合。材料的预处理决定了连接板表面的粗糙度，这种预处理可将板表面的污染物和氧化层清除，然后通过焊接将两个板连接起来。在外部焊接力和振荡运动的影响下材料原子间相互作用，使焊接接头处具有较强的连接力。在焊接工作频率为20kHz时，将采用纵向振荡模式的传统超声波点焊技术与采用旋转模式的旋转超声焊接进行对比。使用试验设计的方法对上述两种焊接技术的工艺参数（焊接力、焊接能量和焊接振幅）进行优化设计，分析工艺参数、力学性能及焊接区之间的关系。研究重点是观察连接区的微观结构，并分析其断裂面。利用连接件焊接处的微观结构和光谱将有助于分析超声波点焊过程中的界面形成，其结果可将该技术进一步应用于多金属材料接头的连接。