LY12搅拌摩擦焊接技术

搅拌摩擦焊接是一种新兴的焊接工艺,本文作者在立式铣床上配置辅助夹具,对LY12铝合金做了大量的搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding)工艺试验,在焊接过程中捕捉到一些与接头形成相关的理化信息,进而探讨了FSW接头的形成机理,初步优化了LY12铝合金FSW工艺参数,分析研究了搅拌头形状、旋转速度、焊接速度对FSW接头质量的影响。试验结果表明,焊接厚度为4mm的LY12铝合金,夹持器与特形指棒直径之比3：1为好,特形指棒直径与焊件厚度之比1：1为好。焊接速度选择37．5mm/min。搅抖头旋转速度选择2000r/min时,接头质量良好。本文试验结果为进一步研究开发搅抖摩擦焊接技术奠定了一定的理论与试验基础。     

曲线焊缝汽车钢板激光焊接专用夹具的设计和应用

采用曲线焊缝激光焊接不同厚度、不同品种钢板制作汽车车身可减轻汽车质量、简化冲压工序及提高生产率。然而,为确保焊接质量,曲线焊缝激光焊接汽车钢板必须采用专用夹具进行。设计、制造了某型汽车门板的曲线焊缝激光焊接专用夹具,主要由定位装置和夹紧机构(电磁铁)组成。采用该夹具试制了4 890件汽车门板,该门板用1. 4 mm厚和0. 7 mm厚钢板激光焊接而成,有6条直线焊缝和5条曲线焊缝。检测结果表明:门板的合格率达到了99. 8%,比行业平均水平(99. 2%)高0. 06%,能满足企业的生产效率要求。     

6061-T6铝合金中空薄壁型材双轴肩搅拌摩擦焊工具设计与工艺分析

基于双轴肩搅拌摩擦焊热输入的理论分析,建立了焊接工具结构尺寸特征值与待焊工件厚度之间的工程模型.利用该工程模型,设计并优化得到适用于厚度为2.5 mm的6061-T6铝合金薄板的双轴肩搅拌摩擦焊工具.使用该工具对中空薄壁型材进行焊接,并对焊接工艺参数进行优化. 结果表明,当焊接工具转速为1 000 r/min、焊接速度为600 mm/min时,可以得到综合力学性能最佳的焊接接头,其中正面焊缝焊接接头抗拉强度可达231 MPa,为母材抗拉强度的77%,弯曲角度达180°;反面焊缝焊接接头抗拉强度可达226 MPa,为母材抗拉强度的76%,弯曲角度达180°.     

有限元法分析筒形钣金件焊接变形与改进措施

以焊接模拟软件SYSWELD为平台,用双椭球热源模型,对发动机某筒型件进行焊接模拟研究,并通过工艺试验对改进措施加以验证。模拟结果显示:夹具卸掉后,系统的受力平衡状态被打破,件Ⅲ的夹具约束部位产生很大回弹,导致关键尺寸131.7±0.2 mm超差;通过反变形法,自制0.6 mm的垫片,放到焊接夹具的定位板与心轴之间,成功地补偿了焊后因为件Ⅲ的约束部位回弹造成的尺寸缩短问题,焊后关键尺寸完全合格。     

异形薄壁件加工工艺优化研究

针对异形薄壁件加工普遍存在效率低、变形大的问题,以一个典型异形薄壁件为例进行工艺流程优化和装夹方式优化,其中装夹方式优化引入了新设计夹具。采用对比试验的方式将优化前工艺与优化后工艺进行对比,并分析零件加工时间和尺寸精度。结果表明:优化后工艺加工效率较高,且零件精度显著提升。该工艺优化研究取得良好效果,对异形薄壁件加工具有指导意义。     

汽车门框式结构件焊接工艺研究及其焊接夹具设计

针对汽车门框焊后出现的易变形、易焊透的缺陷,设计了一套汽车门框专用焊接夹具。该夹具具有定位准确和定位夹紧迅速可靠、操作方便等特点,利用该套焊接夹具进行0.7 mm镀锌板TIG焊接试验,焊后进行了试样的金相组织测试、显微硬度试验和拉伸试验。试验结果分析表明:利用该夹具,在采用合理焊接工艺的基础上,克服了汽车门框式结构件焊后易变形的缺陷,焊件能够满足使用性能要求。     

夹具约束对铝合金薄板焊接变形的影响

采用热弹塑性有限元技术对不同夹具拘束情况下铝合金薄板焊接过程进行了数值模拟,并利用脉冲氩弧焊接工艺、不同的夹具布置形式,研究了厚度为5 mm铝合金薄板构件的挠曲变形.结果表明,冷却过程中夹具对焊缝附近的塑性变形区的收缩等效于反向拉伸,可减小纵向残余塑性应变,因此利用夹具的拘束作用可以控制和减小铝合金薄板焊接残余应力和变形,但夹具对焊缝及附近区域的拘束程度不同,控制焊接变形的效果也不同.采用合理的夹具布置可以将薄板的纵向残余挠度控制在1 mm左右.     

装夹优化抑制薄壁件加工振动研究

切削振动是影响薄壁件加工精度和质量的重要因素。不正确的装夹方式会引起薄壁件加工振动,从而影响工件加工质量。通过研究装夹布局对薄壁件结构动态特性的影响,提出了一种用来抑制由切削力引起的薄壁结构加工振动的装夹布局方法。并以帯耳形薄壁件为对象进行分析研究,建立了薄壁件有限元模型,采用模态分析方法,根据模型的固有频率和振动规律,优化了夹具辅助支承件的位置以及数量,有效地抑制切削振动。通过试验验证了改进后的夹具布局能提高加工稳定性,为发动机操纵系统带耳形零件的实际加工提供了有益参考。     

大厚度铝合金筒体结构搅拌抹茶焊接——优质完美 铝合金大厚度高强铝合金筒体结构上的搅拌摩擦焊应用

搅拌摩擦焊技术在薄壁筒体结构上的应用已十分广泛,如汽车轮毂、筒形壳体等。但由于筒体焊接工艺难度相对较大,焊接厚度一般在10mm以下。如何在大厚度筒体结构上应用搅拌摩擦焊技术,一直是专业领域内待解的难题。中航工业北京赛福斯特技术有限公司整合十二年的搅拌摩擦焊产品开发经验，依托公司领先的技术平台，通过不断的技术攻关和工艺试制，成功克服了筒体焊接厚度大、材料强度高、背部支撑困难等问题，掌握了30mm厚度的筒体环缝结构搅拌摩擦焊关键制造技术，并成功实现试验件和验证件的有效焊接，各项技术指标完全达到设计要求，作工艺复验和性能验证中也取得了令人振奋的结果。     

K487合金内涵尾喷管的精铸工艺

内涵尾喷管是某航天发动机的关键部件，采用可焊接铸造高温合金K487无余量整体精密铸造而成。内涵尾喷管铸件由内环、中环、外环、支撑板以及内层导向叶片组成，叶片最薄处仅为0.64mm。该铸件是结构复杂的薄壁件，因此在铸造凝固过程中极易产生疏松、裂纹等缺陷，铸造难度大。本研究采用了组合夹具精密定位、蜡模分体组合成型的工艺方案，获得高尺寸精度和高表面质量的蜡模；通过优化浇注系统和浇注工艺的方法获得高冶金质量的铸件，很好地满足了设计和使用的要求。     

TC4薄壁件氩弧焊焊接残余应力及变形的数值模拟

基于SYSWELD专业焊接仿真软件,利用瞬态法对航空发动机TC4大型薄壁、多焊缝零件氩弧焊过程进行了数值模拟,分析了焊接线能量、夹具约束状态、焊接顺序3个因素对焊接温度场、焊接变形、残余应力的影响。结果表明：焊接变形随着线能量的增加呈指数增长;适宜的氩弧焊焊接线能量为310 J/mm;使用焊接工装约束可以有效减少焊接变形,但会导致焊接残余应力变大且残余应力分布区域更大;采用分散对称焊接的顺序焊接多焊缝零件可以降低零件整体变形。     

HC340/590DP钢板激光焊可行性分析

HC340/590DP双相钢在氧化性介质中具有优良的耐蚀性能和高温力学性能,其塑性和韧性较高,且不可淬硬,焊接性能较好。通过分析其化学成分、力学性能和焊接性,利用激光焊技术的1k W激光发生器、激光头、光学系统、机器人、控制系统、夹具系统和外围周边集成等组成的系统进行大量试验、检测及焊接过程控制,确定焊接参数为:焊接速度40 mm/s、功率1 k W、光斑直径0.6~0.8 mm,获得的焊接接头既能焊透又不塌陷,表面成形较好,熔宽合适,确保试件的焊接接头性能满足实际需要,达到生产化的目的。     

军机薄壁结构损伤超声跨态处理新工艺

提出超声跨态处理（UPPW）控制激光焊接军机薄壁结构残余应力和变形的新方法.在激光焊接过程中,通过辅加超声振动场,影响激光熔池的形成、流动和凝固等几个关键跨态转变阶段及焊缝的高温超塑性固态相变阶段,达到改善焊缝凝固组织,控制焊接变形,缓释残余应力,提高接头力学性能以及减少裂纹等缺陷的目的.结果表明,UPPW工艺可以显著降低飞机薄壁焊件的残余应力和变形,在合适的工艺参数下,能够使1.5 mm厚TC4航空钛合金薄板焊接件的残余变形降至常规焊接变形量的50%左右,显微组织晶粒度提高约1个级别,且组织形态更加均匀.     

Effects of process parameters on numerical control bending process for large diameter thin-walled aluminum alloy tubes

Numerical control(NC) bending experiments with different process parameters were carried out for 5052O aluminum alloy tubes with outer diameter of 70 mm, wall thickness of 1.5 mm, and centerline bending radius of 105 mm. And the effects of process parameters on tube wall thinning and cross section distortion were investigated. Meanwhile, acceptable bending of the 5052O aluminum tubes was accomplished based on the above experiments. The results show that the effects of process parameters on bending process for large diameter thin-walled aluminum alloy tubes are similar to those for small diameter thin-walled tubes, but the forming quality of the large diameter thin-walled aluminum alloy tubes is much more sensitive to the process parameters and thus it is more difficult to form.     

Braze‐welding of electrical conductors to concentric plugs

In resistance spot welding of thin sheet–thick sheet–thick sheet joint, when the sheet thickness ratio is large (sheet thickness ratio = total thickness of sheet joint/thickness of the thin sheet positioned on the outside of the joint), how to stably secure the nugget between the thin sheet and the adjoining thick sheet is a key issue. If the sheet thickness ratio is so large, nugget formation between the thin sheet and thick sheet is extremely difficult. In order to control of the nugget (position of formation, shape, etc. of the nugget) during welding for three sheets joint with a high sheet thickness ratio, optimum welding process was investigated. The developed ‘two-step force, two-step current’ welding process was suitable for high sheet thickness ratio joint and relaxed the constraints on the sheet thickness ratio. In Step 1 (first part of welding period) of the welding process, a nugget is reliably formed between the thin sheet and thick sheet by applying conditions of low electrode force, short welding time, and high current. In the subsequent Step 2 (second part of welding period), a nugget is formed between the two thick sheets by applying high welding force and a long welding time. In the weld results of a three sheet joint (0.7+2.3+2.3 mm; sheet thickness ratio: 7.6) using mild steel GA (0.7 mm) as the thin sheet and 780 MPa high strength GA (2.3 mm) in the two thick sheets, ‘two-step force, two-step current’ spot welding process showed the wide available welding current range.     

复杂结构薄壁件电弧增材制造离线编程技术

将增材制造技术和弧焊机器人技术相结合,对复杂薄壁件进行电弧增材制造技术研究. 首先在传统的分层方法的基础上,对成形过程中高度变化的几何模型进行预测并分析,再通过机器人的离线编程与轨迹规划技术,实现成形轨迹的自动提取. 进一步利用圆弧离散局部逼近算法,对复杂薄壁件的切片截面进行微分,计算出四元数矩阵,实现焊枪位姿自动调整;并对焊接工艺进行改良,保证成形质量. 最后通过焊制部分薄壁件进行试验验证. 结果表明,薄壁件成形质量良好,预测尺寸与实际成形尺寸误差不超过1 mm.     

薄壁GH3536尾喷管组焊变形控制工艺优化仿真

基于SYSWELD仿真平台,利用热-弹-塑性有限元法和固有应变法进行仿真优化,研究焊接工艺对薄壁GH3536尾喷管组件焊接变形的影响。首先进行平板对接工艺试验和热-弹-塑性有限元仿真计算,对焊接热源模型进行校核,获得不同焊接工艺下典型接头的平均固有应变和修正的材料热膨胀系数。建立全尺寸三维尾喷管组件的焊接有限元模型,基于固有应变理论的弹性有限元方法,利用平板对接获得的材料热膨胀系数,计算焊接工艺参数与焊接约束对尾喷管组件焊接变形的影响。结果表明,焊接电流为40A时,薄壁GH3536平板对接焊接头固有应变值最小为0.00660mm,此时尾喷管焊后变形也最小,为推荐使用的最优焊接工艺。在焊缝、进气口和排气口同时进行夹持,尾喷管焊后变形最小,整体变形1.39mm。     

Numerical Simulation and Experimental Investigation of Residual Stresses and Distortions in Pulsed Laser Welding of Hastelloy C-276 Thin Sheets

为了揭示0.5 mm厚度Hastelloy C-276薄板脉冲激光拘束焊接的热力学行为,借助ANSYS软件建立了三维有限元模型。实验测量了焊接温度历程和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性。基于该有限元模型,采用改变夹具拘束条件的方法,进一步研究了拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接瞬态应力和塑性应变、残余应力及变形的影响规律。结果表明,温度历程和残余变形的模拟结果与实验结果吻合较好;拘束距离对瞬态塑性应变的大小有显著影响,进而改变了残余应力及变形的分布和大小。随着夹具拘束距离从20 mm减小到4 mm,除了纵向残余拉伸应力外,横向残余拉伸应力和位移的峰值以及角变形的大小都呈减小的趋势。相对较小的拘束距离可以作为抑制横向残余拉伸应力和角变形的高效低成本方法,但对纵向残余拉伸应力有不利影响。