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结构装备施工技术分析与研究
Analysis and Research on Construction Technology of Structural Equipment

电弧体积小且以等离子态存在，因此产生的声场作用效果有限。
2008 年哈尔滨工业大学杨春利教授课题组通过将超声振动和焊枪的机械耦合，成
功实现了超声和电弧（TIG、MIG）的复合焊接，即在电弧上方且同轴方向施加非接
触式的超声振动，将相应的声学效应经电弧空间引入熔池，并直接作用于熔滴，实现
了对焊接熔池的深度处理。

孙清洁通过对 304 不锈钢的超声复合 TIG 焊接的研究中发现，受超声作用电弧压
缩明显，电弧压力提高，在相同焊接参数下使用超声 -TIG 焊时，焊缝的熔深增加了 2
倍以上。袁鹤然通过对铝合金的超声 - 交流 TIG 焊接中发现，超声的引入使得焊缝熔

化面积和深宽比增加，同时由于超声的非线性效应，熔池中声流力的出现使得焊缝熔
化形式从单纯熔化型转变为中心熔化型，并且焊缝中等轴晶比例增加且组织更为细小
均匀。
范阳阳在超声复合 GMAW 焊接过程中发现，在声场作用下，电弧形态发生了明

显收缩，弧长减小，亮度提高，电弧稳定性增加。在声辐射力的作用下，熔滴过渡区
间明显改变，整体看来，短路过渡模式的电压规范区间增大，同时不稳定的自由过渡
区间减小，熔滴过渡行为得以改善。通过对超声 -GMAW 复合焊的工艺特点研究发现，

熔化特性曲线向电流减小方向偏移，焊丝比熔化量提高，电弧的自身调节作用灵敏度
更高，焊接稳定性显著提高。
（二）超声辅助激光填丝焊接焊缝成形及组织性能
铝合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、易于成型等优点，广泛应用于航空、航天、
轨道交通等领域。铝合金构件在实际应用中不可避免地涉及铝合金的连接工艺，而铝

合金熔点低、热导率大、热膨胀系数大的特性，使得铝合金在焊接过程中容易出现焊
缝成形不良、晶粒粗大、裂纹等缺陷。目前，铝合金常用的焊接方法有熔化极惰性气
体保护焊（MIG）、非熔化极惰性气体保护焊（TIG）、电子束焊（EBW）、搅拌摩

擦焊接（FSW）、激光焊接（LBW）等。其中激光焊接具有热输入集中、热影响区窄、
焊接应力低、焊接变形小等特点，是铝合金常用的焊接工艺。目前铝合金激光焊接存
在激光反射率高、对试件的加工和装配精度要求高等问题，并存在合金元素烧损、下
塌和咬边等缺陷。

近年来，随着激光器制造技术的发展，出现了多种铝合金激光焊接方法。激光填
丝和激光填粉焊接可以很好地改善焊缝成形，改善焊缝的合金成分。双光束激光焊接
和表面涂层工艺可以大大提高铝合金的激光吸收率。此外，多项以激光为主热源的焊
接技术取得进展。激光热丝焊接技术通过电流或者电弧预热焊丝可以大大提高铝合金

的焊接效率。激光电弧复合焊接高了铝合金激光焊接过程的稳定性，增加了激光能量
利用率。

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