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合肥勝隆機電設備有限公司
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閱讀：271發(fā)布時間：2024-11-12
振動焊接作為一種在焊接過程中向構件輸入機械振動的工藝，具有熱處理和振動時效的優(yōu)勢。它利用振動與焊接熱過程的復合作用來提高焊接接頭的綜合質(zhì)量，不僅能降低材料的殘余應力，而且能細化焊縫晶粒、優(yōu)化接頭組織、提高材料的力學性能、顯著改善接頭品質(zhì)，并且縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本、低噪聲、無污染。
振動焊接是在焊接過程中對焊件施加周期性外力，使熔池處于穩(wěn)定的振動狀態(tài)，從而達到細化晶粒、降低焊接殘余應力，優(yōu)化接頭性能的焊接工藝。在焊接過程中施加一定振幅范圍內(nèi)的輕微振動，勢必對焊接熔池有一定的影響 。
（1）對焊縫和熱影響區(qū)組織的影響
焊接時，選取合適的機械振動參數(shù)可使焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生附加的新晶核，并使正在成長的樹枝晶及魏氏組織破碎，晶粒大小均勻，晶粒細化。
（2）對焊縫質(zhì)量的影響
振動焊接時，熔池中的氣體和夾雜物更易于溢出焊縫表面，減少焊縫內(nèi)部的缺陷，減小微裂紋源；加上振動有降低焊接殘余應力、細化晶粒的效應，有利于延緩裂紋萌生，提高焊縫質(zhì)量。
（3）對殘余縱向應力σx（平行于焊縫方向）的影響
振動對殘余縱向應力的影響不顯著，應力水平與屈服應力相當，但對拉應力的分布寬度有一定影響。合適的振動可以減小拉應力的分布面積，減弱殘余應力對構件的不利影響。下圖為16Mn R鋼板在不同振動參數(shù)（振動頻率）下的殘余縱向應力對比試驗結果，可以看出振動焊接后拉應力的分布面積明顯縮小。
不同頻率下，振動對殘余應力的影響
（4）對殘余橫向應力σy（垂直于焊縫方向）的影響
殘余橫向應力一般垂直于平面狀焊接缺陷（如裂紋、未焊透）及熱影響區(qū)，故其不利作用要遠大于殘余縱向應力對結構承載能力的影響。一旦開裂，就可能形成平行于焊縫表面的長裂紋，甚至形成貫穿裂紋。振動對改善殘余橫向應力有明顯效果，合適的振動可以減小拉應力的平均值，統(tǒng)計平均下降水平為25 ％，可明顯減小殘余應力對構件的不利影響。
（5）對焊接角變形的影響
焊接變形是焊接應力的外觀表征之一，振動可以減小焊接殘余應力，也必然減小焊接變形；統(tǒng)計24 mm厚鋼板的焊接角變形測量結果，得到：對接焊角變形由不振動的1.08°減小到0.38°，降低約64 ％；搭接焊角變形由不振動的0.84°減小到0.34°，降低約59 ％；T型接頭焊角變形由不振動的3～4°減小到0.06~2°，下降幅度大于50％。
（6）對焊接熱影響區(qū)疲勞壽命N的影響
振動可以明顯提高焊接熱影響區(qū)的疲勞壽命，平均幅度大于10％，可達35.5％。
（7）對裂紋擴展速率的影響
由于裂紋擴展速率與應力強度因子的平方成正比，振動降低了殘余應力，降低裂紋擴展的驅動力，也延緩了裂紋控制速度。另外，由于振動細化晶粒，增大了裂紋擴展的阻力，有效降低了非穩(wěn)態(tài)裂紋擴展（pop-in）的幾率。
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