[发明专利]交替超声场辅助窄间隙焊接方法

权利要求书

1.一种交替超声场辅助窄间隙焊接方法，包括如下步骤：

1)将加工好的被焊工件放在焊接平台上，被焊接工件开坡口，对被焊工件四角压紧，在工件的坡口上方两侧分别放置一个超声装置，且超声装置超声发生器下端分别指向坡口的相对另一侧，电极在两超声中间布置；

2)焊接，由于电极的电弧与超声装置不同轴，因此超声装置的声场在电弧区域产生的声压不均匀，会在电弧的横向产生压力梯度，通过调整超声装置与电极的相对距离，促使电弧在超声装置一侧的声压大于远离超声装置另一侧的声压，进而产生指向坡口侧壁的声辐射力，促使电弧向坡口侧壁偏摆；

左右超声装置交替频率在焊接过程中调整，交替频率控制在1-10Hz，能促使电弧左右摆动，增加坡口侧壁的热输入，保证坡口侧壁熔合；

3)焊接过程中，根据焊接高度、位置，调整超声装置的功率和频率参数，改变电弧偏摆幅度，使电弧参数大小合理搭配超声参数，保证窄间隙焊接坡口侧壁热输入；

4)待被焊工件的整条焊缝焊接完成后，关闭焊接系统、超声系统，空冷至室温，取下被焊接工件，将被焊接工件表面擦拭干净，完成焊接。

2.如权利要求1所述的交替超声场辅助窄间隙焊接方法，其特征是，所述步骤1)中坡口为U型或V型。

3.如权利要求2所述的交替超声场辅助窄间隙焊接方法，其特征是，所述V型坡口的坡口形式倾角为5°。

4.如权利要求1所述的交替超声场辅助窄间隙焊接方法，其特征是，所述步骤1)中超声装置的器件参数包括换能器的前压盖、压电陶瓷片、后翻盖的尺寸和形状，超声换能器的振动频率；各部分参数按照如下原则进行确定：

S-细棒横截面积，ξ-质点位移，ρ-材料密度，k—圆波数，σ为截面上的应力分布，t-时间，v-振速，x-轴向尺寸，下标n表示换能器各组成部分，F(x)-换能器截面处的弹性力，E-弹性模量,j-转动惯量，w-振动的角频率，Z-换能器各部分的特性声阻抗，A,B为常数。

5.如权利要求1所述的交替超声场辅助窄间隙焊接方法，其特征是，所述步骤3)中超声装置的换能器频率为40kHz，换能器端口半径为0.0173m。