应用专利技术实现型号产品焊接变形控制

北京航空工艺研究所同兄弟厂合作,运用该所专利技术“薄壁构件低应力无变形焊接法”,经过五年时间的艰苦努力,圆满完成攻关项目某型号铝合金贮箱筒段纵缝焊接变形控制研究。在京通过技术鉴定时,专家们认为,该成果已在某型号的焊接生产中得到成功应用,解决了铝合金贮箱筒段网格结构焊缝翘曲变形这一长期存在的技术难题,焊接变形控制达到了设计要求,接头力学性能和焊缝内部质量得到了进一步改善,结构可靠性和整体质量也得以提高,专家们还认为,这项成果是在专利技术指导下的具体应用和发展,在国内外属工程应用之首例,居于国际同类技术的先进水平;该成果对解决其他型号同类结构的焊接变形问题和提高产品质量,同样     

01420铝锂合金的搅拌摩擦焊接

对2 mm厚的01420铝锂合金薄板实现了搅拌摩擦焊接(FSW),分析焊接接头的微观组织形态,研究焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接接头成型和接头性能的影响,并与氩弧焊接接头性能相比较.结果表明,当工艺参数选取得当时,焊缝成型较好,表面光洁,焊接接头的强度可达到母材强度的77%,接头的弯曲角可达到180°,均高于氩弧焊接接头.     

成果简介

1铸造锡青铜及焊接接头应力腐蚀性能研究本成果是为香港天坛大佛的设计选材、工艺选择和可靠性分析、寿命评估提供科学依据。采用目前国内外先进的应力腐蚀试验技术，全面地研究了天坛大佛用材的基材和焊接接头，在各种不同条件下的应力腐蚀倾向、应力腐蚀界限和应力场强度因子。首次提出C90300材料应力腐蚀性能试验数据与分析意见。采用弹塑性断裂力学的理论和方法解决了铜合金的断裂韧度测试问题；通过理论分析与试验研究，采用恒流电位方法解决了铸造材料的裂纹监测问题；根据实际疲劳数据分布假设，利用统计理论解决了大分散度疲劳数据…     

Ti2AlNb合金电子束焊接在航空发动机机匣中的应用

以先进航空发动机机匣为应用对象,开展了Ti2AlNb合金电子束焊接技术研发。分析了焊缝的主要化学成分,研究了焊接接头组织、力学性能和断口形貌,焊接了Ti2AlNb合金机匣并开展考核验证。结果表明,Ti2AlNb合金电子束焊缝成型良好,未出现吸氢和铝元素烧损,可满足Ⅰ级焊缝的质量要求。焊接接头的抗拉强度较高,可达到母材强度的90%以上,但接头的持久性能和低周疲劳性能比母材的明显降低。焊接接头力学性能试样断口主要为沿晶断裂形貌,接头中存在少量的微小气孔。焊接机匣通过了最高腔压为10.0 MPa(焊缝处等效应力约为593.0 MPa)的压力实验和3 000次最高腔压为5.0 MPa(焊缝处等效应力约为261.0 MPa)的低循环疲劳实验。研究结果为Ti2AlNb合金在发动机机匣中的应用提供了参考。     

钛合金激光焊接研究现状

随着航空工业的发展,钛合金在航空结构中有着越来越广泛的应用。焊接作为重要的连接手段,其制造接头的力学性能决定了构件的使用性能。激光焊接具有高能束焊接方法热输入小、残余应力及变形小的特点,焊接质量高,并且能在开放环境中开展工作,已成为真空电子束焊接外另一种优秀的钛合金焊接方法,是近年研究的热点。总结了近期钛合金激光焊接的一些研究工作,重点介绍了关于激光焊接钛合金组织性能调控方面的成果,并讨论了钛合金激光焊所存在的问题,具体内容包括：激光类型和扫描方式对接头质量的影响、三种典型(α型、α+β型和β型)钛合金激光焊接头组织性能特点、焊后热处理对钛合金激光焊接头组织性能调控方法。为采用激光焊接方法制造高质量钛合金接头研究工作提供参考。     

铝合金焊接接头预腐蚀强度特性及预测

为保证航空航天器中贮存腐蚀溶液的焊接结构的耐久性,有必要对焊接接头预腐蚀强度特性进行研究.首先进行2219-T87铝合金焊接接头试样在酸性模拟溶液中的腐蚀试验,获取焊接接头和母材的腐蚀性能数据;根据腐蚀试验数据,结合焊接接头局部力学试验数据,采用有限元方法对焊接接头预腐蚀强度和断裂位置进行预测;通过焊接接头预腐蚀拉伸试验对预测结果进行验证.研究结果表明:焊接接头腐蚀性能最主要的特点是焊缝区、热影响区和母材的腐蚀性能存在显著差异;腐蚀性能是影响焊接接头预腐蚀强度的重要因素,且其影响随着腐蚀时间的增加而逐渐增大,导致长时间腐蚀的试样在拉伸试验中的断裂位置由力学性能薄弱的熔合区转移到腐蚀性能薄弱的母材区;所提出的预测方法具有试验规模小、结果准确且适应性强的优点.     

聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚乙烯薄膜的超声波焊接

研究了12μm聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/30μm聚乙烯(PE)薄膜超声波焊接工艺,发现焊接振幅在2-10μm,对焊接接头热合强度的影响不大;其焊接接头的热合强度最大值出现在焊接振幅4-7μm。随着焊接时间的延长和焊接压力的增大,焊接接头的热合强度呈先增大后减小的变化规律。对不同工艺参数下焊接区域的结晶程度的分析结果说明,PET/PE薄膜焊接接头热合强度与接头的结晶程度有关,随着焊接时间、焊接振幅、焊接压力增加,焊接区域试样的结晶程度先减小后增大,焊接接头的热合强度先升高后降低。PET/PE薄膜超声波焊接接头的熔融区域较宽,断面凹凸不平,出现拉出凸起部分,表现为韧性断裂特征。     

2219 T852过渡环与T87箱筒段电子束焊接接头性能

基于贮箱用2219 T852整体过渡环与T87箱筒段的电子束环焊缝,开展了部段级电子束焊接接头常、低温力学性能测试,同时对焊接接头错缝量、断裂类型及金相组织进行了分析。研究结果表明:部段级常、低温2219 T852与T87电子束焊接接头的强度影响系数为0.63,低温状态下焊接接头的力学性能比室温状态下有所提高;错缝量与焊接接头力学性能成反比,其中对延伸率影响最为显著,低温有助于缓解错缝对焊接接头力学性能的弱化影响;电子束焊接接头组织不均匀性和结构形貌上的不连续性,特别是T852侧热影响区晶粒粗大,导致T852侧热影响区和焊缝接头根部为电子束焊缝的薄弱区域,焊接接头极易在该区域发生断裂。     

大厚度TC4-DT钛合金电子束焊接接头微观组织和力学性能研究

对60mm厚TC4-DT钛合金锻件进行电子束焊接。通过对焊接接头显微组织观察,拉伸、冲击、断裂韧性测试,研究了该合金电子束焊接接头的力学性能。结果表明:TC4-DT钛合金具有良好的焊接工艺性能。焊缝为α相网篮组织,该合金电子束焊接接头的拉伸强度与基材相当,但冲击韧性与锻件相比略低。同时,该合金焊接接头也具有良好的损伤容限性能,与锻件相比焊接接头的断裂韧性下降约20%。     

铝合金搅拌摩擦焊研究现状

在搅拌摩擦焊接中,焊接缺陷、接头组织都将影响到接头的最终性能.而焊接缺陷、接头组织都受到材料流动形式和焊接热循环的影响,因此以上各方面都在铝合金搅拌摩擦焊中受到极大关注.本文将从这几个方面对铝合金搅拌摩擦焊接的研究现状进行评述.     

TC4钛合金薄板高能束焊接接头疲劳性能研究

对TC4钛合金薄板激光焊和电子束焊接头的疲劳性能进行了试验研究,测试了不同应力水平下的疲劳寿命。采用统计分析的方法研究了TC4钛合金薄板母材及其高能束流焊接接头的中值疲劳寿命。分析了焊接工艺条件对接头疲劳强度的影响。结果表明,在高应力水平时,TC4钛合金高能束流焊接接头的疲劳寿命低于母材的疲劳寿命,在低应力水平时,TC4钛合金高能束流焊接接头的疲劳寿命高于母材的疲劳寿命。     

TC17钛合金在TIG焊接方法下的焊接性研究

利用填充TA2焊丝的TIG焊接方法,研究了焊接接头组织和性能特点,并利用焊前涂覆活性剂和焊后进行热处理的正交试验,讨论了焊前和焊后处理方法对焊接接头性能的影响。试验结果表明,TC17钛合金TIG焊接接头明显可见焊缝、熔合线和热影响区等区域,焊缝区柱状晶特点明显并且存在一定量的小气孔,热影响区晶粒较大;焊接接头组织较母材有软化的倾向。焊后接头强度达到母材的85%,热处理后接头强度可达到母材的90%以上,并且热处理后的焊接接头具有良好的高温拉伸、持久性能,显示出TC17钛合金具有良好的焊接性。     

添加纯钛夹层对TA15钛合金电子束焊接接头力学性能的影响

为了进一步优化TA15钛合金电子束焊接接头的强韧性匹配,研究了添加纯钛夹层对焊接接头力学性能的影响。利用扫描电镜对焊接接头显微组织进行了表征,对添加不同纯钛夹层条件下焊接接头的硬度、拉伸性能、冲击韧性、断裂韧性进行对比分析。研究结果表明:添加纯钛夹层对焊缝显微组织形态无明显影响;焊缝熔合区中部硬度存在低谷,而硬度在热影响区则出现峰值。     

塑料复合薄膜超声波焊接工艺研究

对聚对苯二甲酸乙二醇酯(12μm PET)/流延聚乙烯(30μm PE)和聚酯(12μm PET)/聚丙烯(30μm CPP)两种复合薄膜进行超声波焊接工艺研究,发现焊接振幅、焊接时间、焊接压力都影响焊接接头的热合强度.结果表明,聚乙烯基复合薄膜焊接接头的热合强度明显高于聚丙烯基复合薄膜;采用大焊接振幅和短焊接时间的焊接方式或采用小焊接振幅和长焊接时间的焊接方式,能够得到相似的焊接质量;PET/CPP复合薄膜在适宜的焊接振幅范围内(5～7μm)的焊接接头热合强度高,PET/PE复合薄膜的焊接接头热合强度受焊接振幅的影响较小;随着焊接时间的延长,两种复合薄膜焊接接头的热合强度呈现先增加后减小的变化趋势;当焊接压力约为150 N时,两种复合薄膜的焊接接头热合强度均达到最大值.     

焊接速度对TC18电子束焊接接头拉伸性能的影响试验研究

将电子束焊接的TC18厚板分成上、中、下3层,在其他条件不变的情况下,借助拉伸力学性能测试、扫描电镜观察等方法,通过改变焊接速度,研究不同焊接速度对焊接接头拉伸性能的影响。结果表明,焊接速度分别为6mm/s,8mm/s和10mm/s时,接头的拉伸性能均不同,随着焊接速度的升高,接头分层切片的强度和塑性升高。焊接速度为10mm/s时,接头底部的屈服强度、抗拉强度和塑性相对较好。     

工艺参数对TiNi合金/TC4钛合金超声波焊焊接接头形貌和力学性能的影响研究

采用超声波焊对镍和纯铝作为过渡中间层材料的Ti Ni记忆合金和TC4钛合金异种材料进行焊接,研究了不同工艺参数对TiNi/TC4异种金属焊接接头形貌和力学性能的影响规律。结果表明,Al中间层接头界面附近材料的塑性变形程度要远大于Ni中间层接头中的塑性变形,并且有大量的Al被挤出界面。焊接时间和压力对焊接接头的抗拉剪力有明显影响,接头的抗拉剪力随着焊接时间和焊接压力的增加先增大后减小。超声波焊接过程还会改变焊缝区材料的显微硬度,平行于结合面方向,焊核位置相比于未焊接的母材硬度有小幅度的增加,垂直于结合面方向,越接近结合界面,材料的硬度越高,但两者的增幅一般不超过10%。     

30CrMnSiA钢电子束焊接接头低周疲劳性能研究

本文对30CrMnSiA电子束焊接接头低周疲劳寿命进行了试验,得出了试样在栽荷700MPa的平均疲劳寿命,并对焊接接头的疲劳断口形貌进行研究,分析了影响30CrMnSiA电子束焊接接头低周疲劳寿命的因素.     

钛合金先进焊接技术研究现状

钛合金被誉为21世纪的智慧金属,因其性能优异,在高温、高强度结构和特殊接头的焊接方面发挥着关键作用,其先进焊接技术作为现今高端装备制造主流技术之一,受到广泛的重视。本文简要介绍了钛合金相关性能及主要应用领域,并针对激光焊接、电子束焊接和线性摩擦焊接这3种先进焊接技术,开展成形工艺优化、缺陷控制、组织演变规律以及力学性能分析等内容的综述。     

2219铝合金静止轴肩搅拌摩擦焊接头组织及性能

文摘采用静止轴肩搅拌摩擦焊的方法获得了2219C10S铝合金焊接接头,研究了焊接接头典型的宏观、微观组织特征、焊接工艺参数对焊缝成形特征及焊接接头力学性能的影响规律。结果表明:相对常规搅拌摩擦焊,由于静止轴肩式搅拌头的结构特点,焊接过程中可有效避免飞边和焊缝内部缺陷;随着焊速的增加,接头焊核由"碗状"变为"腰鼓"状,体积也逐渐减小,还出现了轴肩影响区这一特殊组织特征;焊接接头的显微硬度分布呈现出独特的"∪"形,焊核区的显微硬度最低;当焊接速度≤250 mm/min,随着焊接速度的增加,接头的拉伸性能逐渐增加;当焊接速度增加至300 mm/min时,由于在焊接接头中出现了沟槽缺陷,拉伸性能急剧下降。     

铌合金与不锈钢异种金属焊接技术研究进展

铌与不锈钢作为重要的结构材料,在航空航天领域得到广泛应用。然而,二者焊接时容易生成脆性金属间化合物且接头内部焊接残余应力大,容易引发接头开裂。本文针对铌合金与不锈钢焊接的研究现状,综述了目前铌与不锈钢主要连接方式：爆炸焊、钎焊和熔焊等。爆炸焊和钎焊虽然能够抑制焊接裂纹,但爆炸焊接复杂的焊接工艺和钎焊较低的接头强度难以满足铌/不锈钢复合结构的应用需求。熔化焊接接头残余应力大,焊缝内部存在较多脆性Nb-Fe金属间化合物,导致接头力学性能较低。针对上述问题对铌合金与不锈钢熔化焊接进行了展望：开展有限元模拟工作指导焊接工艺优化,向焊缝中引入第3组元改善铌与不锈钢的焊接性并探索合理的热处理工艺提高接头强度。