合金脉冲电弧焊接技术进展

为实现航空航天铝合金关键结构件的高效可靠连接,焊接加工已成为主导工艺方法之一,其中电弧焊以其自身的特点和优势,仍然是应用最为广泛的焊接技术.脉冲电弧焊是一种较先进的焊接方法,脉冲电流的加入对电弧焊接过程及质量均产生显著影响,有利于改善和提高铝合金的焊接质量,具有很好的工程推广应用前景.     

2219铝合金复合超音频脉冲VPTIG焊接工艺

分别采用常规VPTIG和超快变换复合超音频脉冲VPTIG焊接工艺对2219-T87高强铝合金进行焊接,通过X射线探伤、金相分析、接头力学性能测试等方法对焊接质量进行对比分析。结果表明,复合超音频脉冲VPTIG焊接工艺可有效减少甚至消除高强铝合金焊缝气孔缺陷,细化焊缝组织,显著改善和提高焊接接头性能。与常规VPTIG焊接工艺相比,在脉冲电流频率40kHz、占空比20%、脉冲电流幅值100A条件下,2219-T87焊接接头抗拉强度和断后伸长率分别提高约32%和138%。     

超高频脉冲电弧焊接熔池金属流动行为

熔池金属流动一方面受电弧行为影响,另一方面与凝固组织形核、结晶过程联系紧密,是电弧焊接基础研究的关键,针对电弧力作用研究了超高频脉冲电弧焊接(UHFP-AW,Ultra High Frequency Pulsed Arc Welding)熔池金属流动特点,采用理论研究与试验分析相结合的方式对熔池流动方式、强度、温度分布等要素进行了分析,并完成了液态金属表面运动特征监测.结果表明,超高频脉冲电弧对熔池液态金属的热、力作用显著,表面流体流速大于30cm/s,UHFP-AW电弧力造成熔池表面沉降变形,引起双环流,熔池温度扩散范围相应减小,有效降低了电弧热量对母材金属的影响,尤其在钛合金焊接中对控制焊缝晶粒尺寸具有重要意义.      

超高频脉冲GTAW熔池表面温度分布

针对5 mm厚Ti-6Al-4V钛合金平板完成焊接熔池红外热成像监测,研究分析了超高频脉冲钨极氩弧焊(UHFP-GTAW)熔池表面温度分布,与常规GTAW(C-GTAW)熔池表面温度分布进行了比较。结果表明,在均为定点加热母材20 s的条件下,与C-GTAW工艺相比,UHFP-GTAW电弧(20 kHz、40 kHz)作用下的熔池中心表面温度测量值增加了10~30 K;分别以不同温度(678 K、823 K和968 K)为参考值测量熔池表面的高温扩散区域,UHFP-GTAW所得试样的高温扩散面积缩小范围为13%~30%。基于热量、力作用和复合散热等要素构建了熔池模型分析其温度场分布特点,计算结果与试验数据基本相符。      

快变换超音频直流脉冲GTAW电弧行为

基于超音频直流脉冲钨极氩弧焊(GTAW,Gas Tungsten Arc Welding)电源输出脉冲电流沿变化率di/dt≥50A/μs的超音频直流脉冲方波电流,将其用于0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢GTAW焊接过程,研究分析了焊接电弧特性、电弧力及焊缝熔透特性.结果表明:超音频直流脉冲方波电流参数对电弧电学特性、形态及电弧力产生显著影响,与常规直流GTAW相比,快变换超音频直流脉冲GTAW电弧表现出明显的收缩效应,焊缝熔深在一定范围增大,熔宽减小,平均电弧力大幅增长,焊接效率提高.     

快速变换复合超音频脉冲变极性氩弧焊接技术

新型快速变换复合超音频脉冲变极性氩弧焊接技术是一种优质高效的特种电弧焊接工艺技术,可显著改善和提高铝合金材料的电弧焊接质量,从根本上突破并解决了实际工程应用中急切希望解决的难题,可替代传统的氩弧焊接工艺,在发挥电弧焊接技术自身优势的基础上显著改善和提高我国国防军事、航空、航天工业中某些特殊结构材料和关键零部件结构的焊接质量,将具有重要的工程应用价值和推广应用前景。