振動焊接工藝應用說明

JB/T 11085—2011《振動焊接工藝參數選擇及技術要求》中附件A

                                                    振動焊接工藝應用說明
一、其他類型焊接結構的振動焊接
雖然本標準限定了振動焊接技術的適用范圍，但其他類型的接頭或結構（如采用低匹配接頭的釬焊、擴散焊焊接構件）也可參照本標準規定進行應用。
二、對裂紋敏感性較強接頭結構的使用
應用振動焊接工藝的焊接結構應選用應力集中系數小的接頭型式，應力集中系數一般不大于 2.8。 采用應力集中明顯的焊接接頭設計，如搭接接頭、鎖底接頭、塞焊及非全焊透等焊接構件（見圖 A.1），應按其應力集中系數增大倍率來限制振幅，通過試驗來確定適合的振動參數。一般考慮用無振動外場條件下的焊接完成應力集中系數大的焊道；在必要時可以用氬弧焊打底，然后采用振動焊接進行填充和蓋面。

圖 A.1 典型接頭結構示意圖
三、從結構安全性考慮的工藝限制
由于振動焊接無去氫的功能，因此對于有抗脆斷要求的焊接構件，不建議把振動焊接作為zui終工藝。 當振動焊接用于修補工藝時，特別對含碳量（或碳當量）較高的材料，必須首先進行振動堆焊試驗，
以確認工藝的可行性和具體工藝，包括振動焊接與其他工藝的組合。在確認可行的前提下，必須采用機 械磨削方法*清除原有的缺陷，再進行振動外場補焊。因為殘留微裂紋的應力集中作用及碳弧氣刨的 增碳都可能導致新裂紋的產生。
四、振動焊接與其他工藝的組合
對于加工周期較長的構件，當振動焊接不能*接頭力學性能、尺寸穩定性、殘余應力等技術 要求時，可將振動焊接作為復合工藝之一：
1、——振動焊接加冷卻（熱沉）控制；
2、——振動焊接加預熱及后熱處理；
3、——振動焊接加振動時效；
4、——振動焊接加熱處理；
5、——振動焊接加錘擊或超聲沖擊處理；
6、——振動焊接加機械法消應力處理。
五、構件的變形控制
1、——采用剛性拘束條件下的振動焊接，可以更有效控制焊接變形。
2、——振動焊接后依然變形超標的構件，應先矯形合格，再進行消應力處理。
六、振動焊接工藝的對比試驗與評定
1、——新采用振動焊接工藝，應進行與非振動焊接工藝的對比試驗或焊接工藝評定。
2、——對已通過評定的焊接工藝，為進一步提高接頭品質（如減小焊接變形、降低焊接殘余應力、提高斷裂韌度等），在原焊接工藝上增加振動焊接工藝，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定。
七、振動頻率范圍的確定
由于在焊接過程中構件的聲學結構會發生一定變化，因此對采用質量偏心旋轉式激振器的振動焊 接，振動控制頻率應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 的頻率范圍內進行振動焊接，詳見圖 A.2。

圖 A.2 振動控制頻率選擇示意圖
八、熔池振幅的測量
熔池振動傳感器與振動控制傳感器的布置可參考圖A.3，振動焊接的關鍵是對熔池振幅的有效控 制。用圖A.3虛線框內放置的2個熔池振幅傳感器來測量該區域的熔池振幅。控制傳感器應遠離焊縫及激振器。通過沿焊縫不大于500mm的等間距（見圖 A.3 的細實線框）逐步進行控制傳感器與熔池傳感器振幅相關性試驗，獲得圖A.4對應于圖A.3的 1、3、5、7、9、11位置上試振的熔池振幅和相關的 控制傳感器振幅。再用1、3位置時控制傳感器振幅的平均值作為兩位置的振幅估計值，以此類推，建立整個焊接過程（即1～11位置）的振動控制方案。實焊時則通過對控制傳感器振幅的控制來實現對熔池振幅的控制。

圖A.3熔池振動傳感器與振動控制傳感器布置示意圖
對圖A.3中，熔池通過1～11位置時的相關性測量和過程控制曲線如圖A.4所示。

圖A.4熔池振動傳感器與振動控制傳感器相關性試驗和振動焊接工藝曲線示意圖