铝合金联装架焊接残余应力和变形数值模拟

基于SYSWELD有限元分析软件,以某新型战术型号铝合金联装架为产品对象,选取支撑框配对组件、弹位组件和立方体组件为典型结构件进行焊接残余应力和变形数值模拟,以期表征铝合金联装架焊接过程的残余应力分布和变形趋势。结果表明:焊缝及其附近热影响区的Von-Mises应力较高,甚至超过了5A06铝合金材料的常温屈服强度;支撑框组件焊后最大变形出现于长矩形管中央,约为6.44 mm;弹位组件的焊接变形整体表现为凹向三维结构内腔,焊接变形也多集中在长矩形管上,最大变形约为5.21 mm。另外,采用对称分散焊过程产生的焊接变形量小于逐条焊缝焊接过程,但焊接残余应力趋势则相反。     

薄壁焊接件精密深孔加工的精度控制

通过快速装填系统爬行油缸液压筒加工工艺及生产过程。对深孔加工条件下如何减少、消除焊接应力及变形,控制加工精度,进行了有效的探索和尝试。采用了焊前预热及焊后保温的工艺方法减少焊接残余应力,将整体加热到550～650℃经充分保温后缓慢冷却以降低焊接应力。机加中采用多次走刀,逐渐精化的方法去除焊接变形,对如何正确使用加工基准及深孔加工需注意的问题也作了说明。     

发射梁焊接变形控制

由于发射梁的结构特点决定其刚性差，焊接时易产生多种复杂变形。通过建立发射梁数学模型来计算焊接变形量，作为焊接时预留收缩量及反变形量的依据，采用可靠的焊接方法及工艺装备，有效地控制了发射梁焊接变形。应用VSR时效技术消除焊接残余应力，稳定了产品尺寸精度。     

Ⅱ级贮箱试验件的焊接与矫形

Ⅱ级贮箱采用薄壁焊接结构,分布有六个法兰盘环形焊缝和三条纵向焊缝,对确保尺寸精度和形状精度起重要作用,因而相应地提高了技术要求。利用逐点挤压矫形法延展焊缝使之与焊缝收缩相抵消以消除变形。工艺参数的选择得当与否,对矫形有显著效果,而且在矫形的同时可改善焊接头的残余应力状态。     

新一代运载贮箱搅拌摩擦焊应用研究

在分析搅拌摩擦焊(FSW)原理和工艺特点的基础上,设计了适于厚6 mm 2219铝合金焊接用搅拌头,进行了平板工艺试验,以及焊缝的外观质量、金相组织和力学性能评定。采用线能量因子确定了最佳工艺容限。新一代运载2219铝合金贮箱1∶1验证件的焊接和压力试验证明,FSW的焊接质量、构件整体尺寸精度和生产效率都远高于传统的交流钨极惰性气体保护焊(TIG),完全满足新一代运载贮箱的制造要求。     

激光-TIG复合焊接温度场和应力场的有限元分析

用旋转高斯曲面体热源模拟激光束作用、双椭球热源模拟TIG电弧作用,建立了激光-TIG复合焊接的有限元模型。基于建立的热源模型对厚3mmTC4钛合金板材的激光焊、TIG焊、激光-TIG复合焊接的温度场和应力场进行耦合分析,比较了焊接过程中工件的温度场和残余应力分布。结果表明：TC4钛合金激光焊接变形和残余应力实验结果与数值计算值吻合较好,证明了该组合热源模型的适用性。     

焊缝滚压对机械性能的影响

前言 焊缝滚压(也称辗压)新工艺,国外已经广泛地采用,国内也在大力推广,它具有许多优点,人们通过对焊缝滚压手段,达到对焊缝提出的不同要求。因为滚压焊缝可以消除焊接时焊缝所产生的残余应力,消除或减少焊后变形,可以对产品零件校形,提高焊缝强度。     

钛合金舵芯的电子束焊接工艺

叙述了钛合金舵芯的电子束焊接工艺试验研究过程。分析了舵芯蒙皮与骨架的接头形式不同所带来的影响以及焊接顺序对焊接变形的影响与变形控制问题。结果表明:真空电子束焊接的钛合金舵芯焊缝外观成形良好,内部质量好,焊接变形小,焊后构件的形位公差能够达到图纸要求,是焊接钛合金舵芯的一种优选方法。     

改进后封头焊装的工艺措施

后封头是某型号发动机燃烧室壳体主要部件,由碟形体与后接头装配焊接而成。其装配过程比较困难,焊透率仅40~70%,焊后封头收缩量为4~4.5mm,一次焊接合格率为零,并且报废一台。改进工艺后焊透率超过90%,焊后封头尺寸收缩量为2~2.5mm,一次焊接合格率超过90%。     

20CrMnSiA发射平台后梁焊接应力与变形控制

为了控制焊接变形,采用严格控制焊接应力和方向、焊接顺序、焊接位置、刚性固定及局部自由收缩焊接等方法,对材料为20CrMnSiA的多功能发射平台后梁型架结构进行施焊,焊接完成后达到了后梁设计要求,保证了产品质量。     

雷达天线平面阵支承板的拼焊工艺

雷达天线平面阵支承板的材料为 LF6,毛坯尺寸厚 80 mm,在焊接试验工艺的基础上 ,制定了合理的支承板拼焊的焊接工艺 ,采用相应措施和施焊方法 ,焊中、焊后对焊缝进行 X光检测 ,均达到设计要求。     

梯度硅铝管壳回流焊接快速冷却热力仿真研究

针对某航天电子管壳焊接组件冷却过程中的热力耦合影响问题,建立了焊接组件的有限元热分析模型,研究了在快速冷却过程中梯度材料分布对低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic, LTCC)基板、梯度管壳的残余应力和变形的影响。以不超过基板断裂强度为前提条件,以降低管壳整体的残余应力与变形为优化目标,采用了多因素变换优选法,确定了管壳材料的最优梯度分布方案,即合金管壳自上而下的梯度分布为Al-35Si、Al-42Si、Al-50Si、Al-60Si、Al-70Si。其中,Al-35Si厚度为2.5mm, Al-42Si与Al-60Si的厚度均为1.6mm, Al-50Si厚度为0.8mm, Al-70Si厚度为2mm。在该方案下,LTCC基板冷却至室温时的最大变形量为4.86μm,最大第一主应力为6.761MPa,远小于LTCC材料的断裂强度320MPa;管壳冷却至室温时的最大变形量为18.291μm,最大残余应力值为20.46MPa,远小于管壳材料的屈服强度100MPa。管壳各层之间的应力集中现象不明显,管壳的整体焊接质量得到提升。     

表面张力贮箱电子束焊接工艺研究

通过研究对接式和搭接式焊缝试板电子束流与焊缝熔深之间的关系、焊接顺序与角变形高度之间的关系,得出了表面张力贮箱前(后)舱推进剂管理装置上(下)组件电子束焊接工艺规范,即加速电压为60 kV,焊接速度为500 mm/min,工作距离为300 mm,电子束流为6 mA,聚焦电流为2.11 A,电子束偏移量为0.1 mm的焊接工艺规范.采用该工艺规范焊接的表面张力贮箱前(后)舱推进剂管理装置上(下)组件焊后和振动试验后的泡破点实测值满足设计要求.该表面张力贮箱已用于某型号上面级液体发动机.该发动机已通过了地面热试车考核.     

LD10铝合金端框尺寸稳定化工艺研究

强化铝合金LD10材料,常用于航天产品各类端框。端框结构复杂,加工工序多,往往使工件产生变形。通过大量的工艺试验,采取综合治理的工艺方法,取得很好效果。首先锻件淬火后冷锻变形2.5％～4.2％,使材料淬火应力大大降低,然后在机加工工序过程中进行2～3次稳定化处理,消除材料加工后的残余应力。达到了工件尺寸稳定、防止变形的目的。     

载人航天器结构工艺瓶颈及对策

文章对我国载人航天器工艺需求进行了分析,对载人航天器现存的薄壁结构残余应力控制与消除技术、载人密封结构高可靠低应力焊接技术、碳纤维复合材料应用技术等工艺瓶颈进行了研究,并针对工艺瓶颈提出了解决对策。     

焊接方法对5A06铝合金厚板焊缝接头性能的影响

分别采用搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极氩弧焊(MIG)对20mm厚的5A06铝合金进行了焊接试验,对两种焊接方式的焊缝接头进行了机械性能测试、显微组织的观察以及表面残余应力的检测。结果表明,搅拌摩擦焊缝接头的抗拉强度比熔化极氩弧焊缝接头的高,搅拌摩擦焊缝接头往往断裂于前进侧的熔合过渡区,熔化极氩弧焊缝接头断裂于热影响区;相比熔化极氩弧焊,搅拌摩擦焊接头晶粒明显细化,焊缝中Mg、Mn等合金元素烧损明显减少,焊缝表面的残余应力水平也较低。     

大厚度比窄焊缝不锈钢薄板缝焊工艺研究

采用电阻缝焊方法对航天推进剂贮箱用0.086 mm厚不锈钢网片(022Cr17Ni12Mo2)和1 mm厚不锈钢支板(1Cr18Ni9Ti)进行搭接缝焊工艺试验,通过控制不锈钢支板变形量和网片变形张力,检查焊缝外观质量、密封性和内部质量,解决了接头组合材料厚度比大于10:1和焊缝宽度1~1.2 mm的不锈钢薄板缝焊难题。研究结果表明,采用合适工艺参数可以避免缝焊过程焊缝成型不良等问题,保证了焊缝密封性;采用专用工装对缝焊过程不锈钢支板变形进行控制和焊后校形处理,可有效控制不锈钢薄板焊接变形;通过缝焊过程网片表面张力的调节,达到了控制网片性能的目的。     

铝合金厚壁筒形结构件焊接工艺研究

阐述了在某型号产品发射装置过渡段施工工艺的设计过程中,根据材料本身的力学性能、物理性能、化学性能特点,以及结构本身的刚度、稳定性等影响焊接及焊接变形的因素,设计装配、焊接、机械加工工艺及工艺装置,调整零件组焊前的加工尺寸和加工余量,最后按设计文件要求制造出合格的产品。     

φ525×9000mm铸铁镗杆对接焊工艺

大型铸铁镗杆Φ525、壁厚127.5、L=9000(4500+4500)mm,材料:HT250,要求对接焊以代替钢锻件。所用工艺技术措施的要领是降低熔合比、减少焊接应力、缩小热影响区宽度。为此,选用手工电弧焊、用镍铁焊条“铸408”作过渡层填焊料、普通碳素钢焊条“结427”作填焊料、380～400℃半热焊法、预埋螺钉、小电流、窄焊道、锤击或捻压焊缝,焊后加热到700℃以上后缓冷等工艺技术措施,使焊接质量获得满意的结果,节约价值10万余元。     

大型不锈钢法兰焊接变形的控制

为了控制Φ１２ｍ不锈钢法兰拼接时产生的变形，采用模拟试验对真空容器制造中大型法兰拼焊变形规律进行了研究。研究结果表明：精加工法兰的焊接变形是由横向收缩的不均匀性所引起；法兰主体部分焊接将引起法兰平面度的变化和法兰圆度的变化；高颈部分拼焊时将引起法兰平面度的变化。采用适当的焊接次序，焊缝长度可有效的控制法兰主体部分焊接引起的焊接变形；采用锤击法可以控制由于高颈部分焊接引起法兰平面的变化。