框桁式火箭贮箱壁板结构激光焊接变形仿真研究

针对框桁式火箭贮箱壁板结构双激光束双侧同步焊接（DLBSW）变形开展仿真研究。首先,建立了框桁式火箭贮箱壁板结构DLBSW有限元模型,并通过试验验证了该模型的可靠性;其次,重点考察了焊接顺序与方向对框桁式火箭贮箱壁板结构激光焊接变形的影响,获得了变形控制策略;最后,采用该优化方案,成功完成了框桁式火箭贮箱DLBSW壁板的研制。结果表明,采用“交叉中心焊”的焊接顺序,可极大程度地降低焊接变形;在焊接顺序优化的基础上,改变中间三条焊缝的焊接方向,可进一步降低焊接变形。     

壁板结构焊接顺序模拟优化研究

对于某壁板结构焊接顺序进行了数值模拟优化,主要考察了4块立板之间不同的焊接顺序、每块立板上各段焊缝焊接顺序的调整以及焊接起始端的选择对结构焊后变形的影响规律,模拟结果表明:壁板在各种顺序下都产生了马鞍型变形,即,沿焊缝纵向截面上产生了向下的挠曲变形,中部向下变形量最大;沿焊缝横向截面上产生了向上的挠曲变形,壁板两端部变形量较大,且壁板前端比后端变形大。在单块立板上采用先点固两端然后交错对称焊接,在整体上对4块立板依次焊接相同位置的焊缝,此时壁板焊后变形最小。     

航空发动机机匣电子束焊接变形模拟分析与优化

为了对焊接变形进行预测与控制,建立了焊接接头的弹塑性有限元模型,并对电子束热源模型进行了校核,获得了接头焊接位置的塑性应变区域大小;建立了风扇叶片机匣3D壳单元有限元模型,并采用固有应变法对机匣焊接变形进行了模拟计算,获取了焊接过程的变形分布,通过实测机匣变形量并与仿真结果进行对标,验证了模型的准确性;通过对风扇叶片机匣焊接顺序以及焊接熔池宽度等工艺参数的优化,获得了控制风扇叶片机匣焊后变形的最优方案。结果表明:模拟与实测的平均变形误差仅10.3%,基于固有应变法的中心面3D壳单元有限元模型适用于大型复杂薄壁件的电子束焊接变形预测,该方法已得到应用;风扇叶片机匣焊接熔池宽度的优化能够有效控制焊后变形,焊缝上熔池宽度降低为2.7 mm,焊后平均径向变形量降低30%,能够明显降低机匣径向收缩变形,焊接顺序的优化对变形控制效果较差。      

贮箱壁板法兰盘装配及自动化焊接工艺

现有的壁板法兰盘焊接工装结构简单,压紧力小,并且为手工焊接,焊后法兰盘焊缝残余应力与变形大,质量稳定性差,不能满足型号使用需求。本文从影响法兰盘焊接质量因素入手,研制了法兰盘自动化焊接工装,在模拟仿真的基础上,得到0.15~0.25 mm的过盈装配量法兰盘与孔径采用的过盈量为最优,采用先装壁板后装法兰盘的流程可有效避免装配裂纹,并通过焊前加热垫板的方式解决法兰焊缝打底裂纹难题,采用自动焊工艺焊接的法兰成型美观,焊接缺陷比手工焊降低70%以上,接头低温平均抗拉强度达到348 MPa,延伸率为6.7%。     

火焰筒氩弧焊接技术改进

分析了某型发动机火焰筒在手工氩弧焊接过程中产生焊接变形的原因，提出了改进焊接夹具、增加定位焊点、焊前热处理、合理的装配焊接顺序和必要的焊前清理等措施，有效地消除焊接变形，提高了该产品合格率。     

航宇薄壳结构的低应力无变形焊接新技术

为满足航空、航天薄壳焊接结构在制造过程中对几何型面的严格技术要求，研究开发了低应力无变形焊接新技术。此项技术保证了在焊接过程中对变形积极主动的控制，达到了焊后完全无变形的要求，取消了焊后矫形工序，已成功地应用于航空发动机耐热合金薄壁机匣和运载火箭铝合金燃料贮箱的焊接。用“静态”控制方法及在此基础上发展的“动态”控制新方法均可定量地控制焊缝区的不协调应变量，获得焊后低应力无变形的效果。     

双光束激光焊接技术在民用飞机上的应用现状及发展

20世纪90年代起,经过近10年的研究,空客公司成功将双光束激光焊接技术应用于铝合金机身壁板结构,替代了传统的铆接结构,使飞机机身的结构概念从组装结构过渡到整体结构。该技术针对机身壁板的蒙皮-长桁结构,利用两台完全相同的CO2激光器在长桁两侧进行双侧同步焊接,该技术避免了传统的单面焊双面成形工艺对蒙皮完整性的破坏,具有极大的优越性。     

双S形进气道焊接时存在的问题及解决方法

进气道筒体纵向呈双S形曲度,分三块拉伸成形后,采用氩弧焊组合焊接;整个焊接组合件由筒体与角材连接（采用电阻缝焊和氩弧焊）而成。焊接时容易产生气孔、焊接变形和漏气,焊后整体气密检查困难,采用相应措施后,解决了上述问题。     

某型飞机后边条焊接盒段优化研究

某型飞机后边条焊接盒段是用于安装平尾的重要受力构件,由材料为30CrMnSiA的板弯件、机加件及加强筋焊接组合而成。由于盒段焊缝数量多、零件壁厚薄,故在组合焊接时容易出现焊接变形、变形后校形困难等问题,使焊缝质量难以保证。本文对焊接盒段结构方案进行了优化研究,在最终选定的结构优化方案中,其盒段壁板为整体机加成型,大量采用机械连接,焊缝数量少,焊接形式简单,缩短了盒段的焊接周期,改善了焊接盒段生产的工艺性,满足了该型号飞机的批产要求。     

国外几种焊接方法的应用动态

近年来焊接技术发展很快,电子束焊、激光焊、等离子束焊等新的加工技木日趋完善,随着计算机的应用,焊接的自动化水平日益提高,这些都有力地促进了航空工业的发展.一、电子束焊电子束焊工艺,是使用被聚焦的电子束作为热源的焊接方法,是50年代由德国蔡斯公司及法国原子能委员会发展起来的.它可以进行活性金属、难熔材料、轻金属、高级合金等多种材料的焊接,特别是开发了局部真空电子束焊及非真空电子束焊接以后,应用范围更加广泛.电子束焊接工艺的优点是焊接变形小,焊透深宽比高,焊速高,还可进行预加工和热处理后元件的焊接,以及极薄和极厚元件的焊接.     

铝合金中厚板变极性等离子电弧焊（VPPA）焊接工艺的研究

目前我国宇航工业中大量的铝合金构件主要采用交流钨极精惰性气体保护焊，用这种方法焊接铝合金不可避免地要产生气孔等焊接缺陷。     

印制电路板设计与工艺的技术探讨

印制电路板的设计与装配焊接是电子产品开发和制造的重要环节。本文从印制电路板总体设计方案的构思、结构尺寸的确定、元器件及导线的布局、虚焊的目测和预防等方面进行了深入探讨。     

Review on residual stress and its effects on manufacturing of aluminium alloy structural panels with typical multi-processes

In the aerospace industry, integrated aluminium alloy plates and stiffened panels with high accuracy and performance attract significant interest. To manufacture these panels as integrity with high accuracy, multiple processes need to be utilised, such as machining, welding and forming. During the whole manufacturing chain, residual stresses can be generated and redistributed in the components among different processes. The residual stress would significantly affect the shapes and properties of the final products. Currently, these great effects are not well considered in the design and manufacturing processes. This paper aims to draw a general understanding of the residual stress generated in the pre-manufacturing processes and its effects on subsequent manufacturing processes. The mechanisms and distributions of residual stresses generated in typical pre-manufacturing processes of structural panels, including machining, welding and additive manufacturing (AM), are firstly summarised. The detailed effects of generated residual stresses on distortion and application properties in subsequent manufacturing processes are then concluded. In addition, current methods developed for the investigation of residual stress effect in multi-processes manufacturing are critically reviewed, including experimental, analytical, finite element (FE) and machine learning methods. Furthermore, the future development trend of methods for residual stress consideration and control in the design of manufacturing processes is summarised, providing comprehensive guidance to achieve the high accurate manufacturing of aluminium alloy structural components.     

Influence of residual stresses on failure pressure of cylindrical pressure vessels

The utilization of pressure vessels in aerospace applications is manifold.In this work,fnite element analysis（FEA）has been carried out using ANSYS software package with 2D axisymmetric model to access the failure pressure of cylindrical pressure vessel made of ASTM A36 carbon steel having weld-induced residual stresses.To fnd out the effect of residual stresses on failure pressure,frst an elasto-plastic analysis is performed to fnd out the failure pressure of pressure vessel not having residual stresses.Then a thermo-mechanical fnite element analysis is performed to assess the residual stresses developed in the pressure vessel during welding.Finally one more elasto-plastic analysis is performed to assess the effect of residual stresses on failure pressure of the pressure vessel having residual stresses.This analysis indicates reduction in the failure pressure due to unfavorable residual stresses.     

轻合金T型结构双激光束双侧同步焊接技术研究进展

轻合金双激光束双侧同步焊接(Double Laser-Beam Bilateral Synchronous Welding,DLBSW)技术是一项极具应用前景与发展潜力的先进技术,对实现航空航天壁板结构的轻量化与高效率制造具有重要意义。然而,由于轻合金本身的材料特性与DLBSW技术的特殊性,轻合金T型结构DLBSW技术仍然存在诸多细节问题有待深入探索。分析了轻合金T型结构DLBSW技术的焊接冶金特点与稳定性,重点研究了DLBSW接头中焊接缺陷的形成机理与抑制措施,考察了T型接头的力学性能与断裂机理。此外,探讨了轻合金T型结构DLBSW过程数值模拟研究的重要意义。     

金属次加筋结构的单轴压载稳定性优化

针对在新型制造技术背景下的航空轻量化结构发展,提出了次级加筋结构3种可能的形式,并对金属次加筋结构的稳定性问题进行了数值计算与优化研究。基于多学科优化软件ModelCenter与有限元(FEM)软件ABAQUS建立了金属次加筋结构优化设计的软件框架,利用粒子群优化(PSO)算法对各形式下次加筋结构的参数配置进行优化。分析了各形式的优化结构在单轴压载作用下,次加筋板对传统加筋板临界屈曲载荷以及极限承载能力的增益效果。结果表明,引入次加筋结构使传统加筋板的稳定性能与极限承载能力提升明显,对于适应新制造技术的航空轻量化结构设计有一定参考价值。     

钛合金带筋壁板穿透焊工艺研究

从焊前准备、焊接装配、焊接保护、焊后校形、力学性能等5个方面,研究了钛合金穿透焊工艺及其焊接工艺参数,分析了焊接接头的组织性能。结果表明,充分的焊前准备、正确的焊接装配、有效的焊接保护及合理的焊接工艺参数是获得优质钛合金焊接接头的保证;焊后正确的热处理是零件保形的必要条件。     

激光焊接机大理石横梁的有限元分析

采用有限元分析方法,设计了激光焊接机大理石横梁,利用Solid Works建立了大理石横梁的三维实体模型,使用ANSYS有限元分析软件,分析大理石横梁的静动态特性,为横梁的设计提供了理论基础和有效方法,对高精度激光焊接机产品的研发具有指导意义。