焊丝超声振动对铝合金熔化极气体保护焊缝成形及气孔的影响

铝合金熔化极气体保护（GMA）焊接过程中引入超声能场可以有效降低焊缝气孔缺陷及改善焊缝成形。焊丝超声频振动引入超声能场，可以避免超声能量转化率低及焊炬复杂化等弊端，是一种可行的超声施加方式。然而，关于焊丝超声频振动对铝合金GMA焊缝成形及气孔行为的影响尚不清晰，对此进行了具体研究。结果表明：焊丝超声频振动后，焊道波动范围与表面粗糙度均减小，同时焊缝表面光亮程度也提高，当超声工具头振幅为26.3μm时，焊缝表面成形最佳，焊缝熔宽和熔深都有不同程度的增大；随着超声工具头振幅的提升，深宽比总体呈上升趋势，当超声工具头振幅为26.3μm时，深宽比提升幅度为9.72%，焊缝气孔缺陷明显得到改善；当超声工具头振幅为22.8、24.9、26.3μm时，焊缝气孔数量减少幅度分别为76.9%、65.7%、71.8%，同时气孔主要分布于焊缝上部。声学仿真结果表明，超声能量主要沿焊丝轴向传播，熔池下部声压幅值较大，这与焊缝熔深增加及焊缝下部气孔减少具有较好的对应关系。