飞行器焊接新技术等6则

1.飞行器焊接新技术 　　本成果为空间飞行器舱体组焊及变形控制工艺和小直径铝管全位置自动焊接工艺技术，该成果对我国新型空间飞行器研制有重要意义。新型空间飞行器返回舱壳体尺寸大、壁厚小、结构复杂，研制周期短，是焊接质量的难题。 　　本成果在尽量利用成熟技术的基础上，大胆探索，改进工艺，研制出的壳体完全经受住空间实际环境及地面回收的考验。本成果创造性地综合运用了整体结构合理划分为部件焊接、优化部件组焊为整舱的次序、低应力无变形焊接技术、合理的工装夹具、板组件整体热处理等技术措施，减少焊接应力和变形，达到国际先进水平。 　　小直径铝管是空间飞行器上新应用的材料。在对接不填丝小直径铝管全位置自动焊接工艺技术和生产应用方面，国内领先，焊接质量与国外水平相当。 2.蓄电池自动充放技术 　　本成果采用微机对蓄电池充放电全过程进行自动控制，如采集、储存、处理、传递等，并可直接进行电池的容量计算及对锌银蓄电池充电所释出的氢气进行按需排放。 　　本成果基本特点是整个软件包分成管理程序、用户程序和诊断程序三层次。层与层间既可独立工作，亦可相互渗透；可按软件给定的充放电终止电压进行限压切换，有实时时钟控制巡检周期，接受面板呼叫中断；具有对话式、提示式、菜单式等多种交互格式，方便用户对控制过程进行干预。 3.金属电化学有色标印技术 　　本成果能在不锈钢、碳钢、合金钢、合金铸铁、高温合金、铝合金、钛合金、铜合金等材料上进行有色标印，尤以在不锈钢制品上的有色标印效果特佳。有利于金属材料管理、产品标牌图案标记等。 　　本成果具有安全、简便、快速、电化学标印液无毒无害等特点，可在室温下操作，每次标印仅数秒，能在工作现场使用。 　　本成果经过多种试验表明(如晶间腐蚀试验、盐雾试验、反复弯曲试验、抗拉强度试验和表面轮廓仪测试等)标记清晰，对基体材料无影响，有使用价值，效益明显。 4.管形可调板牙 　　本成果研制的管形可调板牙主要用于修复螺纹、镀前螺纹的加工。 　　利用调节环的锥度达到微调螺纹直径的作用；板牙出屑槽宽，排屑流畅；螺纹工作部分能胜任不同涂层的涂覆螺纹；与一般圆板牙相比，大大提高使用寿命和扩大了使用范围。 　　技术要求：螺纹牙距与半角不允许随微调螺纹直径而变化；微调锁定要可靠；既可机铰又可手铰；板牙前端刃磨容易。操作容易，经济效益明显。 5.印制板计算机辅助设计 　　本成果适用于各类军民品电子电路的印制板布线图形设计，可绘制供照相的黑白图或光绘仪输出的黑白照相底图。能适用于单层板和多层板，并可输出供印制板制造用的磁带、磁盘、数控纸带等功能。 　　基本特点：可将电原理图用计算机辅助设计印制板图形，原理图中的连线既可用键盘输入计算机又可用数字化仪输入。能对模拟电路、数字电路及数模混合电路进行自动布线或人工布线，也可进行人机交互修改布局。采用两种布线算法，即迷宫法和快速线探法。采用数据库技术，该库收集了国内常用数据(含组件)并设置增删功能。数据库维护方便。主机采用的DPS6/45，已移植到IBM PC/AT微机上，便于推广应用。 　　技术指标：最多层数64层，最大面积为500 mm×300 mm，最小线宽和最小间隙0.13 mm，布通率95％以上。 6.异型铝合金导管内腔化学氧化工艺 　　本成果用于异型铝合金导管内腔及一切铝合金阳极化层锉修部位的化学氧化，亦可用于运载火箭贮箱焊缝局部化学氧化。 　　本成果投资少、设备简单、溶液配方及施工操作简便、表面保护效果好、实用性强。 　　本成果局部化学氧化试件经过168 h的耐腐蚀试验，符合国家有关标准的技术要求。经偏二甲肼、四氧化二氮等介质的高温、高湿试验，相溶性试验均满足使用要求。 　　本成果具有应用价值和较好的经济效益。 李连清     

承力式油箱熔焊结构与工艺

某产品的油箱壳体LF-6材料厚度已经增至5mm,采用缝焊,一般缝焊机功率满足不了焊接要求。本成果采用合理熔焊结构,取代缝焊结构,并对铝合金钨极脉冲氛弧焊工艺、焊接变形机理、变形规律进行研究试验。经过对snun厚的熔焊结构油箱多次试验证明,其外形精度及焊接质量均有明显提高,满足使用技术要求。成功地实现了某产品油箱的熔焊结构和工艺,可以推广应用于壁厚大于smm的其他类似油箱的焊接。铝合金焊接角变形的研究成果,经实际生产检验,证明是正确的,所进行的动态过程研究在有关文献上未见报道。经实践应用已取得很好的社会效益和…     

TC4钛合金薄板多束流电子束焊接变形控制研究

采用电子束高频偏转扫描技术实现了多束流电子束焊接,在焊接的同时增加两个辅助电子束热源进行TC4钛合金薄板的焊后缓冷,利用辅助热源在焊缝两侧产生的热应力来改变焊件的应力分布,达到减小焊后应力、控制焊接变形的目的。重点研究了辅助热源位置和能量分配等工艺参数对焊接变形的影响。试验结果表明,采用辅助热源进行焊后缓冷可以有效减小焊接变形,当D=5mm,H=10mm,电子束束流为9.3m A,能量分配为16.25%时,1mm厚的TC4钛合金薄板焊接变形最小。     

TC4钛合金薄板多束流电子束焊接变形控制研究

采用电子束高频偏转扫描技术实现了多束流电子束焊接,在焊接的同时增加两个辅助电子束热源进行TC4钛合金薄板的焊后缓冷,利用辅助热源在焊缝两侧产生的热应力来改变焊件的应力分布,达到减小焊后应力、控制焊接变形的目的。重点研究了辅助热源位置和能量分配等工艺参数对焊接变形的影响。实验结果表明,采用辅助热源进行焊后缓冷可以有效减小焊接变形,当D=5mm,H=10mm,电子束束流为9.3m A,能量分配为16.25%时,1mm厚的TC4钛合金薄板焊接变形最小。     

几种新型搅拌摩擦焊技术

经过多年的发展和实践,新型的搅拌摩擦焊技术层出不穷,涉及领域广泛,其中最具代表性和创新性的新型搅拌摩擦焊技术有:双轴肩自适应搅拌摩擦焊技术、复合热源搅拌摩擦焊接技术、动态控制低应力无变形搅拌摩擦焊技术和双头搅拌摩擦焊技术。     

航空特种焊接技术的创新发展

<正>航空特种焊接技术是现代飞行器及其动力装置制造的主导工艺之一。熔化焊、钎焊、固相焊(扩散焊、摩擦焊)等专业技术的创新发展,为飞机、发动机的设计师们提供了创新思维的空间,保障了复杂构件、新材料、高性能、长寿命航空产品的安全服役。航空特种焊接技术正在为航空结构整体化制造开拓着新的发展     

动力舱段壳体的电子束焊接技术

通过对某型号动力舱段壳体的结构特点和高强度时效不锈钢焊接性的分析,以及对如何控制焊接变形和保证各被焊零件相对位置精度的讨论,制定出了一套舱段壳体组合件电子束焊接的加工工艺.该工艺现已成功地应用于批量生产中.     

空空导弹弹体制造中的先进焊接技术

焊接就是通过加热或加压,或两者并用,有时还采用填充材料,使焊件达到原子间结合的一种加工方法.焊接技术在空空导弹弹体的制造工艺中占有重要地位.目前,空空导弹弹体中几乎所有的重要部件,包括动力部件壳体、各舱段壳体、舵面和翼面等,都是通过焊接组合而成的.先进焊接技术的采用还使以前认为无法进行加工的焊接结构和难以接近的焊接部位得以实现可靠的焊接,这对新一代先进空空导弹的研制开发起到了重要的促进作用.可以毫无夸张地说,没有先进焊接技术作为支撑,就没有现代空空导弹弹体结构的发展.     

声音

作为航空制造工程主导工艺方法之一的先进焊接技术,在航空工业发展的推动下获得了长足的进步。一方面,航空飞行器及其动力装置新型号的研制与生产对先进焊接技术的发展提出了需求,先进焊接技术相继得到发展和应用,在减轻飞行器结构重量、降低制造成本、提     

轻金属材料结构制造中的搅拌摩擦焊技术与焊接变形控制(上)

该文讨论了工程实践中两个方面的问题。一方面,介绍了搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding,FSW)的国内外发展现状。该技术在铝合金结构制造中已成为可以替代熔焊技术的实用的工业化固相连接技术。另一方面,还论述了我国拥有自主知识产权的创新性的技术——低应力无变形(LowStressNoDistortion-LSNDWelding)焊接法的机理和工程应用。该方法采用热拉伸效应(全截面热拉伸、局域热拉伸)主动控制铝合金、钛合金飞行器薄壁结构焊接失稳翘曲变形,可达到焊后无变形的目标。     

大直径薄壁燃烧室壳体热处理变形研究

对30CrMnSiA钢大直径薄壁燃烧室壳体热处理变形规律进行了研究。结果表明：燃烧室壳体的直径和长度变化主要受热应力和组织应力影响，且组织应力的作用大于热应力，导致热处理后直径缩小，长度在一定范围变化。燃烧室壳体椭圆度及母线直线度主要受吊装方式、壳体焊接质量、油冷时壳体入油速度等工艺方法影响，采取专用工装，可以校正燃烧室壳体椭圆度及母线直线度。     

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。     

金属壳体支座角焊缝应力场数值模拟

文摘针对某固体发动机金属壳体支座焊接过程及热处理过程,利用通用ANSYS有限元分析软件对不同尺寸支座角焊缝应力场进行模拟计算。结果表明:支座焊后的应力主要集中在角焊缝热影响区处,应力水平较高,且随着支座尺寸的增加,残余应力显著增加;壳体经过退火和调质热处理后,角焊缝残余应力得到重新分布,整体残余应力较小。     

动态控制低应力无变形搅拌摩擦焊技术

基于动态低应力无变形技术的原理,设计开发了用于FSW的阵列式射流冲击热沉系统,该系统可有效减小搅拌摩擦焊接头残余应力,实现FSW薄壁结构的低应力无变形焊接.动态低应力无变形技术不仅可以提高6082-T6铝合金FSW接头性能,而且与搅拌摩擦焊的工艺适用性好,因此具有较好的技术经济价值和良好的应用前景.     

焊接仿真技术应用与未来发展

焊接数值模拟技术的发展是随着焊接实践经验的积累,有限元数值模拟技术、计算机技术等的发展而逐步开始的。焊接工艺的仿真,主要是针对焊接温度场、残余应力、变形等几个方面,旨在改善焊接部件的制造质量,提高产品服役性能,优化焊接顺序等工艺过程。     

运载火箭贮箱筒段环缝焊接应力变形数值模拟

以5 m直径大型运载火箭贮箱筒段为研究对象,对该筒段进行了环缝焊接过程的有限元模拟,得到了焊接过程的温度场分布情况以及简化工装约束条件下焊接后和约束卸载后的应力变形情况.结果表明,筒段的整体变形以径向变形为主;焊后最大应力出现在焊缝,最大应力429 MPa,由于应变强化而高于屈服强度;焊缝处的应力除外表面轴向应力为压应力,其他皆为拉应力.     

焊接顺序对TA15钛合金壁板焊接变形的影响

建立了TA15钛合金壁板焊接有限元模型,利用热弹塑性有限元法分析了焊接顺序对壁板变形的影响。通过对比焊缝截面宏观形貌和残余应力,建立了TIG穿透焊焊接工艺的双椭球热源模型,进而模拟了5种焊接顺序下壁板变形情况。结果表明:按从一侧开始的顺序进行焊接时,下壁板中部边缘凸起,最大变形量为3.9mm;采用对称施焊,可有效地控制壁板变形量。     

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%。     

航空发动机钛合金机匣的焊接及热处理技术

复杂结构的钛合金机匣焊接及热处理技术是发动机研制的关键技术之一。本文对某型航空发动机钛合金机匣的焊接工艺进行了较全面的分析介绍,并介绍了两种非常适宜国内现有热处理条件的钛合金机匣焊后去除应力热处理方法。     

基于LabVIEW的搅拌摩擦焊在线监测系统

搅拌摩擦焊(FSW)作为一种新型的固相连接技术,具有一系列传统焊接无法比拟的优点[1-2].如焊接时的无飞溅、不需要气体保护、焊后工件残余应力和变形小、焊接接头抗拉伸性能和抗弯曲性能良好、生产成本低和无污染等,这些性能在铝合金焊接方面具有得天独厚的优势[3-4].搅拌摩擦焊在加工过程中涉及到温度场、材料组织变化、材料流动、应力应变和振动等多方面的问题[5-8].为了提高搅拌摩擦焊的焊接质量,必须要设计一套能同时检测搅拌摩擦焊加工过程中的温度、三向力和振动信号的在线检测系统.