超聲波振動焊接在焊接專業(yè)一般是指振動摩擦焊接。也就是通過振動使相互緊密接觸的兩個(gè)物體表面相互撞擊或剪切作用產(chǎn)生的熱能將其自身加熱升溫,當(dāng)溫度升高到軟化(或者熔化)時(shí)兩個(gè)物體就被焊接到一起了。熔化過程中,由于有了振動波,使焊件熔化更容易,節(jié)省能量,減少焊接難度;焊件熔化后,由于有振動波的作用,熔池內(nèi)氣泡和雜質(zhì)容易上浮到達(dá)熔液表面,減少焊縫內(nèi)殘留的氣孔和雜質(zhì);由于有振動波的作用,金屬或合金凝固過程中形核受干擾,使其在比較大的過冷度下才能形核,此時(shí)形核率大,容易獲得細(xì)小晶粒;振動作用下的焊接,可以獲得相對細(xì)晶的焊縫組織和焊縫綜合性能,可以獲得應(yīng)力較小甚至達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)力狀態(tài)的焊件,免除殘余應(yīng)力或降低去除焊件殘余應(yīng)力難度。
超聲波振動焊接做為振動焊接,它并不要求構(gòu)件必須達(dá)到共振狀態(tài),只要達(dá)到某一頻率范圍內(nèi)且具有一定的振幅就可以,因此振動焊接技術(shù)可以在任何構(gòu)件上應(yīng)用。特別是在大型結(jié)構(gòu)件焊接修復(fù)時(shí),振動焊接就完全可以實(shí)現(xiàn),焊后不再使用熱時(shí)效處理。振動時(shí)效是在構(gòu)件焊接完成后在常溫下進(jìn)行的。因此要使動應(yīng)力和殘余應(yīng)力之和大于材料常溫下的屈服極限(σS)則必須具有較大激振力。振動焊接是在焊接的整個(gè)過程中,包括降溫過程在內(nèi),給被焊構(gòu)件一個(gè)較輕微的振動,使焊縫在熱狀態(tài)下調(diào)整應(yīng)變而改變熱應(yīng)力場,從而達(dá)到降低和均化應(yīng)力。
超聲波振動焊接振動焊接消除應(yīng)力的原理振動焊接加強(qiáng)了對熔池的攪拌作用,改善熔池金屬與其周圍固態(tài)金屬的接觸, 加強(qiáng)了熔池與周圍金屬的熱傳遞,使焊縫周圍的溫度分布與未振動焊接的溫度分布有較大改變, 即各部分的溫度梯度減小,不均勻塑性變形減小, 與溫度梯度相關(guān)的、作為熱應(yīng)力的狀態(tài)的直接應(yīng)力就減小。振動焊接時(shí), 有利于熔池散熱, 使結(jié)晶時(shí)的溫度較正常焊接時(shí)低, 有利于形成晶核,當(dāng)晶體易長大方向與散熱快方向一致時(shí), 有利于晶粒長大, 它可以一直長到熔池中心, 形成粗大的柱狀晶體。