超聲鎢電極氬弧復合焊金屬熔化行為分析

鎢電極氬弧焊 (TIG) 是一種非常廣泛的高質量焊接方法，其焊接過程穩定，焊縫成形優良。但是焊縫熔深淺，導致焊接效率較低。增大焊接電流雖然能夠一定限度增加焊接熔深，但是增加熱輸入量又容易引起焊縫晶粒組織粗大，接頭性能下降，在焊接不銹鋼和鈦合金的時候尤為突出，成為制約其在高效焊接生產中應用的主要因素。因此，在保留TIG原有優點的基礎上，如何提高其焊接效率成為亟待解決的問題。

通過機械耦合裝置將超聲的能量導入到TIG焊接電弧中，該焊接電弧能夠在相對較小的電流下保持較高的電弧力，可以在增加焊接熔深的同時，避免了增加電流所導致的組織粗大及性能下降等缺陷，提高焊縫的機械性能及疲勞強度。

超聲TIG復合焊接在適當的焊接高度條件下，可以同比大幅增加焊接熔深，提高焊接深寬比，實現優良的焊接效果，主要由于超聲TIG復合焊能明顯增加電弧力，提高焊接電弧的挖掘力。

電弧對于焊接而言，不僅僅是一個加熱源，也是一個力源。電弧力與焊接中表現出的熔池形態、焊縫尺寸、焊縫成形都有密切關系。電弧力主要是由電弧靜壓力和電弧動壓力組成，動壓力主要是由電弧中的粒子對焊接工件表面撞擊而產生的。在電弧力中，等離子流力是電弧力的主要提供，起著決定性作用，幾乎占到了電弧機械力的80%。等離子流力及等離子體濃度分布與電弧溫度分布成正比例關系，因此有必要對電弧形態及溫度分布進行采集與測量。

超聲TIG復合焊接，能有效提高電弧力水平，使得焊接工件熔化形式由單純熔化型轉變為中心熔化型，增大了焊接熔深，提高焊接深寬比，改善了母材金屬熔化形式，提高了焊接效率。超聲能量作用使得電弧被壓縮，焊接熔深增加是由于電弧力及電磁對流均增強的結果而促成的。