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。     

运载贮箱用2219类铝合金的电子束焊

介绍了22类铝合金及其在运载贮箱中的应用。详细论述了2219的电子束焊接特点,接头性能及装配和重熔对接头质量的影响等,提出在贮箱结构生产中应用电子束焊接,可以充分发挥材料潜力、提高贮箱技术性能和可靠性,针对大型贮箱中的直线焊缝、环形焊缝、圆形（包括鞍形）焊缝可采用局部真空电子束焊接。     

大型贮箱箱底自动焊工艺方法研究

为克服两面手工交流钨极氩弧焊焊接大型铝合金贮箱箱底的缺点，并为今后实现焊接自动化作技术上的储备，开展了直流正接氯弧焊不加丝打底，交流脉冲钨极氩弧焊盖面单面两层自动焊接工艺的研究。试验表明，该工艺方法焊缝成形好，焊漏过渡圆滑，内部缺陷少，接头热影响区窄。变形小，力学性能良好。焊前预热、焊后热处理可进一步提高接头塑性。     

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.     

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。     

H-2B运载火箭贮箱制造技术与应用

为了提高H-2B火箭推进剂贮箱结构的可靠性,三菱重工在H-2B火箭燃料箱上采用了两种新技术,一是贮箱上采用搅拌摩擦焊(FSW);另一个是采用旋压的方法使箱底整体成形。文中介绍了H-2B运载火箭贮箱制造的两种新技术开发的成果和今后的开发计划。     

高强度可焊1460铝锂合金

为满足航空、航天燃料贮箱和空间结构材料发展的要求，前苏联成功研制、生产了高强度、可焊的１４６０ 铝锂合金，并用于宇航结构产品。文中介绍了该合金的发展、抗裂纹性、焊接性能及在贮箱结构上的应用。     

表面张力贮箱电子束焊接工艺研究

对球形表面张力贮箱装配精度与表面张力贮箱焊缝熔深及形貌之间的关系进行了研究,得到了电子束焊接工艺规范。该规范为:采用虚焦电子束焊接工艺,聚焦束流虚焦30 m A,焊缝锁底部位宽度0.7 mm,焊接束流23 m A,焊接速度1 200 mm/min,焊接熔深2.4~3.3 mm。采用该规范焊接的表面张力贮箱通过了振动、液压、声发射等试验考核,表面张力贮箱满足设计要求,并通过了地面热试车考核。     

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。     

AZ31镁合金搅拌摩擦焊工艺研究

采用带螺纹的搅拌头对10mm厚的镁合金在不同的工艺参数下进行搅拌摩擦焊,并观察了焊缝的表面形貌和显微组织,结果表明:当n/v比在一定的合适范围内时,才能获得焊缝成形优良的接头;焊核区的金属在搅拌头摩擦热和旋转搅拌的作用下发生塑性变形,并产生细小等轴状的动态再结晶晶粒,晶粒大小约为4.5μm,β-Mg17All2经过搅摩擦焊后弥散分布;前进侧和返回侧的金属均沿着焊核边缘向上迁移,前进侧焊缝过渡区域金属流变剧烈,而返回侧过渡区域的金属流变较缓和,存在一个渐变的过渡区域。     

运载火箭贮箱焊接过程微机实时控制技术

焊接过程微机实时控制技术是国内外焊接工作者关注的一项先进技术。结合工艺实践,论述了孤压自动控制、焊缝自动跟踪、熔透自动调节的微机实时控制原理、装置构成及其在我国运载火箭贮箱焊接生产中的应用现状和存在的问题。通过多年的工艺试验研究,基本上摸索出实现焊接过程自动控制的路子,将对贮箱的品质与可靠性和提高生产效率、改善劳动条件起重要的作用。     

运载火箭的优质焊缝

厚度25毫米以下的2219铝合金板材采用变极性等离子弧自动焊接(VPPA),长达6000多米的焊缝没有发现任何一个内部缺陷。目前还没有一种别的2219铝合金焊接方法能够接近这一完美无瑕的性能。25年来,铝合金焊接最重要的成就之一大概就是采用这一工艺方法制造航天飞机外贮箱零件。该贮箱是直径为8.7米,长度46.9米的巨型结构,它代表了未来的焊接工件。     

自然时效对Al⁃Zn⁃Mg合金搅拌摩擦 焊接头显微硬度与残余应力影响

搅拌摩擦焊接与弧焊有本质的不同,材料经历的温度循环特征、约束状态与弧焊区别明显,应进一步开展长期服役性能的研究。归纳了搅拌摩擦焊接的特殊性,针对Al-Zn-Mg系T4态铝合金材料,测试分析了焊后随时效残余应力分布、硬度变化特征,测试焊缝及前进、退出侧的极化曲线,发现了搅拌摩擦焊接接头的焊接残余应力回升现象。结合接头硬度、组织特征,实际生产中搅拌摩擦焊接缺欠特征及位置概率,与搅拌摩擦焊接接头电化学测试结果印证,对应力回升引起的应力腐蚀风险等工艺风险性进行了预测。上述工作对认识、规范搅拌摩擦焊接生产,保证焊接质量具有重要的工程价值。     

铝合金贮箱缝焊的工艺质量控制

缝焊是导弹铝合全贮箱常用的焊接工艺,由于至今尚无实用的无损检验方法,故只有依靠严格控制工艺过程,并通过焊前、焊后甚至焊中的试片检验来控制产品质量。对试片的检验项目有横截面低倍检验、纵截面低倍检验及撕破试验等。缝焊工艺过程的控制主要是滚轮球面半径、变压器级数与脉冲波数、点距、电极压力和焊这等工艺参数的正确选择、焊缝缺陷的产生与这些工艺参数的选择和控制有关;常见的焊缝缺陷有:未焊透、飞溅、裂纹、缩孔等。文中介绍了铝合金贮箱缝焊质量的检验方法及缝焊工艺参数选择的系统试验结果。     

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。     

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。     

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。     

薄壁“O”形钛环焊接工艺

介绍了用全位置自动脉冲氩弧焊方法 ,焊接薄壁“O”形钛环的工艺方法。合适的坡口形式、夹持工装、焊接参数及严格的焊前清理和保护措施 ,是获得优质焊缝的关键     

航天低温贮箱箱底焊接工艺

针对材料为LD10CS铝合金，厚度为3.7～4.0mm的航天低温贮箱箱底的拼焊、摸索出了一套新的单面焊双面成形自动钨极脉冲氩弧焊工艺，该工艺方法克服了以往两面三层手工焊工艺及单面自动焊工艺的不足。通过选择合适的规范参数、采取特殊的工艺措施、实现了厚度为3．7～4．0mm的LD10CS铝合金的单面焊双面成形，突破了接头塑性差的技术难题、避免了箱底低压爆破，进而实现了航天低温贮箱箱底的自动拼焊，大大提高了箱底的质量和可靠性。     

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。