振動(dòng)焊接工藝應(yīng)用說明

JB/T 11085—2011《振動(dòng)焊接工藝參數(shù)選擇及技術(shù)要求》中附件A

                                                    振動(dòng)焊接工藝應(yīng)用說明
一、其他類型焊接結(jié)構(gòu)的振動(dòng)焊接
雖然本標(biāo)準(zhǔn)限定了振動(dòng)焊接技術(shù)的適用范圍，但其他類型的接頭或結(jié)構(gòu)（如采用低匹配接頭的釬焊、擴(kuò)散焊焊接構(gòu)件）也可參照本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行應(yīng)用。
二、對(duì)裂紋敏感性較強(qiáng)接頭結(jié)構(gòu)的使用
應(yīng)用振動(dòng)焊接工藝的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)選用應(yīng)力集中系數(shù)小的接頭型式，應(yīng)力集中系數(shù)一般不大于 2.8。 采用應(yīng)力集中明顯的焊接接頭設(shè)計(jì)，如搭接接頭、鎖底接頭、塞焊及非全焊透等焊接構(gòu)件（見圖 A.1），應(yīng)按其應(yīng)力集中系數(shù)增大倍率來限制振幅，通過試驗(yàn)來確定適合的振動(dòng)參數(shù)。一般考慮用無振動(dòng)外場(chǎng)條件下的焊接完成應(yīng)力集中系數(shù)大的焊道；在必要時(shí)可以用氬弧焊打底，然后采用振動(dòng)焊接進(jìn)行填充和蓋面。

圖 A.1 典型接頭結(jié)構(gòu)示意圖
三、從結(jié)構(gòu)安全性考慮的工藝限制
由于振動(dòng)焊接無去氫的功能，因此對(duì)于有抗脆斷要求的焊接構(gòu)件，不建議把振動(dòng)焊接作為zui終工藝。 當(dāng)振動(dòng)焊接用于修補(bǔ)工藝時(shí)，特別對(duì)含碳量（或碳當(dāng)量）較高的材料，必須首先進(jìn)行振動(dòng)堆焊試驗(yàn)，
以確認(rèn)工藝的可行性和具體工藝，包括振動(dòng)焊接與其他工藝的組合。在確認(rèn)可行的前提下，必須采用機(jī) 械磨削方法*清除原有的缺陷，再進(jìn)行振動(dòng)外場(chǎng)補(bǔ)焊。因?yàn)闅埩粑⒘鸭y的應(yīng)力集中作用及碳弧氣刨的 增碳都可能導(dǎo)致新裂紋的產(chǎn)生。
四、振動(dòng)焊接與其他工藝的組合
對(duì)于加工周期較長(zhǎng)的構(gòu)件，當(dāng)振動(dòng)焊接不能*接頭力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性、殘余應(yīng)力等技術(shù) 要求時(shí)，可將振動(dòng)焊接作為復(fù)合工藝之一：
1、——振動(dòng)焊接加冷卻（熱沉）控制；
2、——振動(dòng)焊接加預(yù)熱及后熱處理；
3、——振動(dòng)焊接加振動(dòng)時(shí)效；
4、——振動(dòng)焊接加熱處理；
5、——振動(dòng)焊接加錘擊或超聲沖擊處理；
6、——振動(dòng)焊接加機(jī)械法消應(yīng)力處理。
五、構(gòu)件的變形控制
1、——采用剛性拘束條件下的振動(dòng)焊接，可以更有效控制焊接變形。
2、——振動(dòng)焊接后依然變形超標(biāo)的構(gòu)件，應(yīng)先矯形合格，再進(jìn)行消應(yīng)力處理。
六、振動(dòng)焊接工藝的對(duì)比試驗(yàn)與評(píng)定
1、——新采用振動(dòng)焊接工藝，應(yīng)進(jìn)行與非振動(dòng)焊接工藝的對(duì)比試驗(yàn)或焊接工藝評(píng)定。
2、——對(duì)已通過評(píng)定的焊接工藝，為進(jìn)一步提高接頭品質(zhì)（如減小焊接變形、降低焊接殘余應(yīng)力、提高斷裂韌度等），在原焊接工藝上增加振動(dòng)焊接工藝，如有效工藝的熔池振幅不大于6m/s2，則可以免除新的焊接工藝評(píng)定。
七、振動(dòng)頻率范圍的確定
由于在焊接過程中構(gòu)件的聲學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一定變化，因此對(duì)采用質(zhì)量偏心旋轉(zhuǎn)式激振器的振動(dòng)焊 接，振動(dòng)控制頻率應(yīng)避開振幅與頻率十分敏感的共振和亞共振范圍，選擇在共振峰前沿的頻-幅緩升區(qū) 的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)焊接，詳見圖 A.2。

圖 A.2 振動(dòng)控制頻率選擇示意圖
八、熔池振幅的測(cè)量
熔池振動(dòng)傳感器與振動(dòng)控制傳感器的布置可參考圖A.3，振動(dòng)焊接的關(guān)鍵是對(duì)熔池振幅的有效控 制。用圖A.3虛線框內(nèi)放置的2個(gè)熔池振幅傳感器來測(cè)量該區(qū)域的熔池振幅。控制傳感器應(yīng)遠(yuǎn)離焊縫及激振器。通過沿焊縫不大于500mm的等間距（見圖 A.3 的細(xì)實(shí)線框）逐步進(jìn)行控制傳感器與熔池傳感器振幅相關(guān)性試驗(yàn)，獲得圖A.4對(duì)應(yīng)于圖A.3的 1、3、5、7、9、11位置上試振的熔池振幅和相關(guān)的 控制傳感器振幅。再用1、3位置時(shí)控制傳感器振幅的平均值作為兩位置的振幅估計(jì)值，以此類推，建立整個(gè)焊接過程（即1～11位置）的振動(dòng)控制方案。實(shí)焊時(shí)則通過對(duì)控制傳感器振幅的控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)熔池振幅的控制。

圖A.3熔池振動(dòng)傳感器與振動(dòng)控制傳感器布置示意圖
對(duì)圖A.3中，熔池通過1～11位置時(shí)的相關(guān)性測(cè)量和過程控制曲線如圖A.4所示。

圖A.4熔池振動(dòng)傳感器與振動(dòng)控制傳感器相關(guān)性試驗(yàn)和振動(dòng)焊接工藝曲線示意圖