航空航天焊接结构件应力与变形的预测与控制

焊接是航空航天结构件制造的主要方法之一,焊接结构的应力与变形是构成焊接构件质量的重要因素,是焊接质量控制的重要内容。     

大型Ti-1023框类零件的机械加工及焊接变形控制

由于钛合金具有比重小、比强度高、热强性高、热稳定性好、抗腐蚀性好等特点,因此,在飞机上的应用日趋广泛。用钛合金替代合金刚制造飞机结构零件,可以显著地减轻飞机质量,提高飞机的推重比,同时还可以提高飞机结构的抗热能力,使飞机进入更高的飞行范围,从而提高结构的可靠性和使用寿命。应用钛合金是提高飞机飞行性能的有效途径。本文针对某机后机身承力框61框下框段采用钛合金材料,（其牌号为Ti－1023,自由锻件厚度为70mm,结构形式由原来的“[”型变为“工”型,零件由组合焊接变为机械加工,装配形式由铆接变为焊接）,不仅解决了机械加工和焊接中的变形问题,而且同比可减轻质量1.271kg。     

波音胶接工装焊接变形控制

波音胶接工装是波音48段生产中比较重要的工装，它尺寸大，结构复杂，而又焊点多，焊缝长，很容易因为焊接变形造成报废。本文主要从产生变形的原因及防止措施的理论分析，以及对该胶接工装结构的具体分析入手，提出了控制变形的措施。按该措施组装焊接后，取得了满意的效果。     

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。     

柔性薄壁结构电子束焊接的变形控制

基于电子束焊接方法,探讨了功率分出轴柔性薄壁结构真空电子束焊接过程中的变形控制方法,提出了综合应用最小焊接热输入、减小焊接重叠角度和合理焊接装配及散热相结合的变形控制方法,有效地控制了焊接变形,实现了电子束焊接柔性薄壁结构的制造。     

新型可调引射器焊接变形控制及利用方法

为了保证可调引射器运动机构的灵活性,根据其结构特点,采用胀胎结合胀块的定位方法减小筒体变形,合理布局连杆座和耳座位置以利用焊接残余变形,在胀块上安装与连杆座相应的垫块,减小由焊接连杆座引起的凹陷变形,保证了组合件的顺利安装;同时根据同步环摆动的特点,确定同步环灵活摆动的角向位置,有效地满足了可调引射器的机构运动要求.试验结果表明:可调引射器调节片工作时能够保证打开和关闭2个位置的稳固,未发生构件失效等问题,其可靠性初步满足装机要求.     

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。     

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（下）

五、轻金属结构制造中的焊接变形控制在轻金属薄壁结构的焊接制造中,板壳构件失稳翘曲变形比其他形式的焊接变形更为严重。尤其是飞行器结构一般多选用厚度不大于4m m的金属板材,如带筋壁板、燃料贮箱等。如图14所示,当板件的厚度小于4m m时,则焊接残余应力所引发的失稳翘曲变形必然会突现,这是因为板件失稳翘曲的临界压应力值陡然降低的结果。北京航空制造工程研究所近20年来着手研究开发了轻金属板壳结构的低应力无变形焊接方法熏其机理属于在焊接过程中主动控制热应变的产生和发展,用预置温度场的全截面热拉伸效应或是用热源-热沉的局域…     

电子束焊接TC4整体叶盘结构的变形控制

基于电子束焊接方法,探讨了TC4钛合金整体叶盘结构电子束焊接过程中的变形控制方法,提出了综合应用焊接工艺优化、刚性固定、真空热处理和电子束局部加热相结合的变形控制方法,有效地控制了焊接变形,实现了电子束焊接整体叶盘结构的制造.     

静态低应力无变形焊接技术的数值模拟与优化

针对静态低应力无变形技术(LSND)在铝合金薄板焊接上的应用,开展了其焊接过程应力应变分布特征的有限元数值模拟和优化研究.分别建立了常规钨惰性气体(TIG)焊接和静态低应力无变形技术焊接时温度场和应力应变场的有限元模型,计算了两种方法焊接时温度场、应力应变场的差异.根据数值模拟结果,优化了静态低应力无变形技术的两个重要工艺参数:加热温度和加热区域边缘到焊缝中心的距离,给出了针对具体材料和试件尺寸的工艺参数推荐值.     

航空不锈钢蒙皮零件焊接变形控制及缺陷检测

航空上的不锈钢蒙皮零组件具有尺寸大、外形结构复杂、装配协调关系复杂等特点。由于不锈钢蒙皮焊接时零件变形大,很容易引起后续的装配制造困难,因此应对其加强工艺过程控制,主要从蒙皮零件成形、焊接工艺成形、焊后缺陷检测等诸多方面进行控制,保证焊后的蒙皮组件满足符合性要求。     

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。     

热拉伸效应控制飞行器板壳结构焊接变形

低应力无变形焊接技术是一种在焊接过程中直接实施热拉伸效应的方法,可以在待焊工件的全截面上由预置温度场建立温度梯度形成温差拉伸效应,或者在焊接热源附近的局域范围内由热沉建立大温度梯度形成温差拉伸效应.     

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.     

线切割加工变形的控制

主要介绍了防止线切割加工变形应注意的问题及所采取的措施。     

铝合金动态控制低应力无变形（DC - LSND）MAG 焊焊接过程模拟

对动态控制低应力无变形（dynamically controlled low stress no - distortion,DC - LSND）铝合金 MAG 焊进行了数值仿真,利用数值仿真模型并结合优化算法对热沉参数进行了优化分析。通过对有限元软件的二次开发,实现了焊接热源程序的加载和热沉过程的加载。对比正常焊接过程,采用热沉实现了随焊激冷法后焊接残余应力降低。在其他条件热沉不变的条件下,随着热沉强度的增大,残余应力显著降低。在热沉强度不变的情况下,热沉与热源距离在30 mm 左右时,应力降低效果最为明显。     

电子束焊接气孔的控制

本文介绍了焊接气孔产生的原因，根据电子束非穿透焊缝根部气孔及穿透焊缝内部气孔的形成机理，提出了减少气孔的焊接工艺措施。     

接触约束对焊接变形影响的数值模拟

以焊接件和工作台在外压力作用下的接触为约束建立有限元模型,采用数值模拟方法研究外压力大小、作用宽度和作用位置对焊接变形的影响.研究结果表明,存在使焊接件远离焊缝部位残余变形最大的临界外压力pcr和临界外压力作用宽度Wcr,当外压力p《pcr时,焊接残余变形随压力的增大而增大;当外压力p》pcr时,焊接残余变形随压力的增大而减小;当作用宽度W《Wcr时,残余变形随作用宽度的增加而增大;当作用宽度W》Wcr时,残余变形随作用宽度的增加而减小.