应用案例

【概述】

本研究中使用高压功率放大器，搭建GTAW自激发超声波焊接试验平台。验证电弧自激发超声工艺的可行性与有效性，探究不同超声激励频率对AISI316不锈钢堆焊层焊缝熔深、熔宽及微观组织的影响规律。

实验名称：GTAW自激发超声工艺对AISI316不锈钢堆焊层的成形与组织调控有效性实验

研究方向：GTAW、自激发超声、AISI316不锈钢、堆焊层、微观组织、晶粒细化、熔池形貌、焊缝尺寸调控

实验目的：本实验为搭建GTAW自激发超声波焊接试验平台，验证电弧自激发超声工艺的可行性与有效性，探究不同超声激励频率对AISI316不锈钢堆焊层焊缝熔深、熔宽及微观组织的影响规律，确定最优超声工艺参数，揭示超声作用下熔池演变与晶粒细化的内在机理。

测试设备：

1、自行搭建的GTAW自激发超声波焊接平台（直流电源、功率放大器、数据采集卡）、

2、霍尔电流传感器、

3、超声波传感器、

4、高频声场压力传感器、

5、带窄带滤波器的高速摄像机、

6、示波器、

7、工业计算机、

8、NOVA230扫描电镜、LeicaZ16APO宏观显微镜、尼康LV150N显微镜、

9、EBSD检测系统、

10、水冷机与水冷板。

图1试验平台示意图

实验过程：

以ER316L焊丝为填充材料、316L不锈钢为基板，通过Labview设定0、20、40、60、80kHz五组超声激励频率，固定焊接电流等基础工艺参数开展堆焊实验；采用高速摄像机观测电弧形态，声压传感器监测电弧自激发超声的声压信号，对堆焊样品进行机械抛光与电解抛光后，借助SEM、EBSD等设备分析熔池形貌、焊缝尺寸及微观组织，统计熔深、熔宽、晶粒尺寸等关键数据。

实验结果：

搭建的GTAW自激发超声焊接平台可有效激发超声波，电弧形态与声压测试充分验证了工艺有效性；超声激励频率为60kHz时，焊缝熔深增深59.67%、熔宽缩小30.14%，40~60kHz接近AISI316不锈钢堆焊熔池系统固有频率，晶粒细化效果最优，平均晶粒尺寸最大减小24.4%，柱状晶显著细化且等轴树枝晶占比提升，频率升至80kHz后细化与熔深提升效果略有减弱。

安泰放大器在此应用中的产品优势：

一、宽频带扫频覆盖——精准匹配全频段工艺探索需求

二、高稳定功率输出——保障焊缝熔深实验效果

三、低失真输出与高可靠性——支撑固有频率区间晶粒细化的精确验证

【推荐产品】：ATA-4000系列高压功率放大器

图：ATA-4000系列高压功率放大器指标参数

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