铝合金材料的高质量电弧焊接新工艺

针对铝合金材料电弧焊接加工存在的问题,研究开发出了一种新型的超快速变换复合超音频脉冲方波变极性氩弧焊接方法,并将其用于5A06、2A14和2219等多种铝合金材料的焊接试验加工过程。研究结果表明,采用复合超音频脉冲方波变极性钨极氩弧焊接工艺进行铝合金材料焊接加工,可有效减少甚至消除焊缝气孔等缺陷,显著改善和提高焊接接头力学性能,从而获得满意的电弧焊接质量。     

2219铝合金激光-TIG复合焊接头特性分析

采用CO_2激光-TIG复合焊接对4mm厚2219铝合金开展焊接工艺研究,分析了不同电流对焊缝组织形貌以及接头性能的影响。分析结果表明,由于焊缝晶粒组织形态和尺寸均发生了变化,焊缝的显微硬度要小于母材和热影响区,在2219复合焊接头中存在明显的接头软化现象。接头的最大抗拉强度为母材的70.84%,断裂发生在试样焊缝边缘位置。     

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。     

基于磁脉冲技术的铝合金板材圆孔翻边工艺研究

研究了5A06铝合金磁脉冲成形圆孔翻边工艺,分析了影响材料成形性能的各种因素,测量了磁脉冲成形圆孔翻边的壁厚变化并与常规方法进行了对比。结果表明:磁脉冲成形可以提高材料的塑性;与常规方法相比,磁脉冲成形方法可以显著地提高铝合金的圆孔翻边性能,材料内部组织没有发生明显变化。     

6061锻铝合金板材焊接工艺研究

通过对6061锻铝合金板焊接性能和力学性能的工艺研究,掌握了该种铝合金的基本焊接性能,验证了所选焊接参数和焊接材料的可行性。试验数据表明,厚度25.4mm板,选用Φ3.2mm ER4043焊丝,采用熔化极大电流自动焊的焊接方法,以及合理的焊接规范,可获得良好的焊缝机械性能,实际应用效果良好。     

激光脉冲圈焊工艺研究与应用

基于有限元软件MSC.MARC软件平台Hypermesh软件模块仿真模拟了激光连续圈焊和激光脉冲圈焊的温度场分布,模拟结果表明:激光脉冲圈焊可有效控制被焊工件温度场分布,焊接热影响区小,为此采用激光脉冲圈焊工艺焊接簧片式电磁阀簧片组件.研究了激光焊接频率与焊点重叠率以及激光焊接速度与焊缝强度和焊点重叠率之间的关系,从而得出了激光脉冲圈焊焊接工艺规范,即激光峰值功率Pf--300 W,激光基值功率Pj=200 W,激光焊接速度v=3.33 mm/s,激光频率f=20 Hz等,采用该焊接规范焊接完成的簧片式电磁阀已经应用于嫦娥五号探测器推进分系统、轨道器子系统以及上升器推进子系统的液体动力装置之中,并已经完成了飞行和月球探测任务.     

2519/5A06异种铝合金熔焊焊接接头性能试验研究

通过试验对比了不同状态下2519/5A06异种铝合金熔焊焊接接头的力学性能。分析发现,采用热输入小的脉冲氩弧焊时,焊接接头力学指标离散度较大,并且强度较低。增加辅助随焊捶击后,虽然焊接接头力学性能稳定,但强度提高不明显。而采用A-TIG方法焊接时,焊接接头力学性能明显提高。     

电流对激光-电阻复合焊接铝合金焊缝成形的影响

采用激光-电阻缝焊复合焊接进行了铝合金T型接头焊接试验,并通过改变滚轮电极形状、电流流过方式和电流大小等研究了不同焊接电流对焊缝成形的影响规律。试验结果表明:对于单侧双滚轮电阻缝焊与激光复合焊接来说,采用圆弧形滚轮电极,一滚轮作用于蒙皮、另一滚轮作用于骨架进行复合焊接,有利于获得良好的焊缝成形和优质焊接接头。此外,激光-电阻缝焊复合焊接铝合金T型接头的焊缝组织与力学性能测试结果表明:与单激光焊接相比,激光-电阻缝焊复合焊接虽然由于热输入量增大,导致析出相明显长大;但由于复合焊接增加了搭接面熔合尺寸,焊接接头抗剪力可以提高24.7%左右。     

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。     

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。     

熔化极混合气体保护焊工艺研究与应用

为推广应用熔化极混合气体保护焊这一崭新的焊接工艺技术,选择压力容器行业广泛使用的16MnR低合金钢进行试验,通过试验分析确定出最佳的焊接工艺规范参数,最后完成试件的焊接和焊接工艺评定,并应用于容器生产中。通过试验,用此方法所焊的焊接接头的各项力学性能指标均高于标准规定的下限值,焊缝的使用性能良好,可保证产品焊接质量,同时可提高劳动生产率,减轻劳动强度,减小焊接应力与变形。此方法适合于16MnR低合金钢的焊接,可推广应用于压力容器生产中。     

变极性等离子弧焊设备及其铝合金焊接工艺研究

介绍了国产变极性等离子弧焊（VPPAW）设备的组成、变极性电源主电路的工作原理。以及微机控制和焊炬等关键技术。用该设备对不同厚度的高强度可热处理强化铝合金试样、贮箱缩比及1：1试验件进行了VPPAW，并分析了接头形式、起弧与收弧、焊接工艺参数确定、常见缺陷、焊接组织及其力学性能。焊接试验结果表明，用VPPAW设备焊接的铝舍金厚度可达14mm，与交流钨极惰性气体保护焊（TIG）相比，其焊缝质量佳，接头性能优。     

铝合金双光束激光填丝焊接熔丝特征分析

以5A06铝合金作为试验材料,采用单/双光束激光焊接方法进行了自熔焊接与填丝焊接试验。通过对焊接过程中熔池流动、匙孔形态及焊丝熔化与过渡过程的观察,研究了不同光束模式下焊丝熔化特性及影响因素。单光束激光焊接时,由于能量密度较高,熔池及匙孔波动剧烈;双光束模式中降低了输入的能量密度,在光斑距离1.5 mm时形成两个独立匙孔的开口面积仅为单激光时的34%,匙孔无闭合现象,熔化焊丝以双液桥形式过渡。光丝分离距离1 mm范围内,焊丝熔化过程稳定;光丝重合范围达到1 mm时焊接过程稳定性下降;光丝部分重叠的条件下,熔化过渡过程最为稳定。     

5A06铝合金薄壁贮箱焊接

材料为5A06铝合金的贮箱组件存在壁薄、结构复杂、尺寸大且容易变形，在试验中多次出现低压力爆破现象。为提高焊缝强度，满足产品焊接质量要求，对焊接工艺过程中焊接线能量对强度的影响进行了分析，对比了变极性手工TIG与自动TIG焊接方法，并改进了焊接结构。试验采取的措施有效地提高了产品的焊缝强度，满足了产品焊接质量要求。     

CMT增材制造工艺对5356铝合金熔敷层组织及力学性能的影响

采用冷金属过渡(CMT)电弧增材方法,以5356铝合金焊丝为试验对象,研究了送丝速度与焊接速度对5356铝合金电弧增材制造成形的影响,并分析了熔覆层微观组织特性和增材试样的力学性能。结果表明:送丝速度和焊接速度是电弧增材制造尺寸精度的重要影响因素;熔覆层微观组织可分为3个区域。不同焊接速度下,增材试样的力学性能均超过焊丝拉伸强度标准值,抗拉强度平均值达到274.7 MPa。     

耐蚀软磁合金1J116与奥氏体不锈钢0Cr18Ni9Ti焊接工艺研究

通过分析耐蚀软磁合金1J116与奥氏体不锈钢0Cr18Ni9Ti的物理性能、化学性能、化学成分及微观组织,探究了两种钢的可焊性。分析了某型号液体火箭发动机用冷气关断阀外壳体部件的结构,合理地设计了定位工装和散热工装。通过舍弗勒组织图分析了焊接参数对焊缝组织及性能的影响,制定了合理的焊接工艺。通过应力与变形机理分析,设计了合理的焊接顺序。经以上工艺攻关,成功焊接了一批产品,经外观检验和氦质谱检漏试验,焊接合格率达到100%。