【概述】

本研究中使用高壓功率放大器，搭建GTAW自激發(fā)超聲波焊接試驗平臺。驗證電弧自激發(fā)超聲工藝的可行性與有效性，探究不同超聲激勵頻率對AISI316不銹鋼堆焊層焊縫熔深、熔寬及微觀組織的影響規(guī)律。

實驗名稱：GTAW自激發(fā)超聲工藝對AISI316不銹鋼堆焊層的成形與組織調控有效性實驗

研究方向：GTAW、自激發(fā)超聲、AISI316不銹鋼、堆焊層、微觀組織、晶粒細化、熔池形貌、焊縫尺寸調控

實驗目的：本實驗為搭建GTAW自激發(fā)超聲波焊接試驗平臺，驗證電弧自激發(fā)超聲工藝的可行性與有效性，探究不同超聲激勵頻率對AISI316不銹鋼堆焊層焊縫熔深、熔寬及微觀組織的影響規(guī)律，確定超聲工藝參數(shù)，揭示超聲作用下熔池演變與晶粒細化的內在機理。

測試設備：

1、自行搭建的GTAW自激發(fā)超聲波焊接平臺（直流電源、功率放大器、數(shù)據(jù)采集卡）、

2、霍爾電流傳感器、

3、超聲波傳感器、

4、高頻聲場壓力傳感器、

5、帶窄帶濾波器的高速攝像機、

6、示波器、

7、工業(yè)計算機、

8、NOVA230掃描電鏡、LeicaZ16APO宏觀顯微鏡、尼康LV150N顯微鏡、

9、EBSD檢測系統(tǒng)、

10、水冷機與水冷板。

圖1試驗平臺示意圖

實驗過程：

以ER316L焊絲為填充材料、316L不銹鋼為基板，通過Labview設定0、20、40、60、80kHz五組超聲激勵頻率，固定焊接電流等基礎工藝參數(shù)開展堆焊實驗；采用高速攝像機觀測電弧形態(tài)，聲壓傳感器監(jiān)測電弧自激發(fā)超聲的聲壓信號，對堆焊樣品進行機械拋光與電解拋光后，借助SEM、EBSD等設備分析熔池形貌、焊縫尺寸及微觀組織，統(tǒng)計熔深、熔寬、晶粒尺寸等關鍵數(shù)據(jù)。

實驗結果：

搭建的GTAW自激發(fā)超聲焊接平臺可有效激發(fā)超聲波，電弧形態(tài)與聲壓測試充分驗證了工藝有效性；超聲激勵頻率為60kHz時，焊縫熔深增深59.67%、熔寬縮小30.14%，40~60kHz接近AISI316不銹鋼堆焊熔池系統(tǒng)固有頻率，晶粒細化效果優(yōu)，平均晶粒尺寸最大減小24.4%，柱狀晶顯著細化且等軸樹枝晶占比提升，頻率升至80kHz后細化與熔深提升效果略有減弱。

安泰放大器在此應用中的產品優(yōu)勢：

一、寬頻帶掃頻覆蓋——精準匹配全頻段工藝探索需求

二、高穩(wěn)定功率輸出——保障焊縫熔深實驗效果

三、低失真輸出與高可靠性——支撐固有頻率區(qū)間晶粒細化的精確驗證

【推薦產品】：ATA-4000系列高壓功率放大器

圖：ATA-4000系列高壓功率放大器指標參數(shù)

本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經成為在業(yè)界擁有廣泛產品線，且具有相當規(guī)模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發(fā)、生產和銷售的高科技企業(yè)。