研究冲击焊接原理的新方法：试验台的研制和改进，实验结果和数值

（论文部分内容摘抄）

冲击焊接、焊接和电磁脉冲焊接这两种常见的焊接工艺，可能具有巨大的技术优势，但同时由于使用高度瞬态行为而表现出较差的可观察性。开发和增强了一种新型的试验台，用于纯机械地碰撞和焊接试样。除了简单的组装和易于安全的操作之外，该测试平台还允许几乎设置关键的工艺参数。

介绍了试验台的结构和改进情况。开发并测试了一种用于高速成像的触发方法。冲击的数值模拟表明，直接在焊接区的条件是可预测的，可以精确地调整。讨论了试样的制备，以评估表面粗糙度和晶粒结构的影响。

冲击焊接是一种非常有前途的技术，它允许在不同金属之间进行固态焊接，例如铝与钢或铝与铜。早期的工业工艺是焊接(EXW)，它主要用于熔覆。典型的产品例如是化学工业的容器，它可能需要例如材料和耐腐蚀材料的组合。几十年后，电磁脉冲焊接技术得到了发展。它避免了使用的潜在危险，而且更容易操作。然而，由于可储存的能量相对较少，接合面积要小得多，通常为线形。原因一方面是技术上的好处，例如不产生热变形，以及可以连接不同金属。另一方面，必要的工具和机器现在显示出适合大规模生产的使用寿命对轻型建筑日益增长的需求可以被称为另一个驱动因素，尤其是在运输部门。

用高速摄影机拍摄碰撞，以研究碰撞点，即结合区的形成。由于这一过程的速度非常快，实际焊接只需要几微秒，因此我们使用了德国/ Excelitas PCO 公司的超高速四通道分幅像增强器相机HSFC-PRO。它允许一个非常高的帧速率在仍然相当大的空间分辨率。这种系统的缺点是它**多只能使用8帧，因此不允许预触发。因此，来自测试平台的触发信号必须尽可能精确和可重复，以获得可比图像。

开发了一种所谓的电触发器，以允许精确的时间成像。每个转子(铝管及其与驱动轴的夹紧)都安装在与驱动轴电绝缘的装置上，从而与电动机和试验台的框架电绝缘。然后向其中一个转子施加电压，而另一个转子接地。试件之间的碰撞就像一种(瞬时)开关。触发电压分接在串联连接的高欧姆电阻器上。

这一结果是支持显微硬度测量约10-20微米的边缘和10mN的负载。母材的平均硬度为44 HV。电火花加工表面的平均硬度约为42.7HV，机械变形表面的平均软度为59.3HV。由此得出结论:硬度对焊缝形成有很强的影响，甚至可能大于表面粗糙度的影响。

如图显示了冲击期间测量的电压信号和随后从该脉冲生成的触发器输出信号(TTL)的电压与时间的关系。

德国Excelitas PCO 公司的四通道分幅像增强器相机升级型号pco.dicam C4，具备高分辨率、高感光度、快速帧重复率、精确捕捉超快速过程的优点，将可实现高效的单光子检测，为实验提供强而有力的图像数据支持。

广州市元奥仪器有限公司作德国Excelitas PCO 公司的分幅相机,像增强器相机在中国的代理商之一，为客户提供各种成像系统解决方案，如对相关产品感到兴趣，欢迎随时联系交流！