随焊激冷减小铝合金薄板的焊接变形

研究了随焊激冷减小铝合金薄板焊接变形的效果及夹具的散热条件对该效果的影响,研究表明,随焊激冷能够减小铝合金薄板的焊接变形,其效果受夹具自身冷却作用影响很大。随着夹具散热条件的降低,随焊激冷所起的作用增强,但降低焊接变表的效果仍不够明显,适当预热夹具本身可以减小焊接变形,但更重要的是预热使激冷造成了温差拉伸,因此获得了最小的焊接变形。     

随焊旋转挤压控制焊接热裂纹试验分析

介绍了随焊旋转挤压法的基本工作原理及其对焊接残余变形的控制效果.以高强铝合金2A12T4为研究材料,对随焊旋转挤压控制焊接热裂纹进行了试验研究和机理分析.结果表明,在合适的工艺参数下,该方法能够有效抑制铝合金焊接热裂纹的产生和扩展.挤压头与焊枪的距离和其对工件的垂直压力是决定焊接热裂纹控制效果的两个重要参数.随焊旋转挤压控制焊接热裂纹的机理是基于对起弧端热裂纹的压合和对焊件回转变形的拘束作用.     

钛合金薄板焊接应力的随焊锤击控制

将随焊锤击技术应用于钛合金薄板焊接应力与变形控制，分别对TC4钛合金薄板进行常规焊和采用随焊锤击技术对焊接应力与变形进行控制，结果证实，随焊锤击工艺有效地减小了薄板焊件的挠曲变形，焊缝的纵向残余应力减小到常规焊的1／10，最大焊接挠曲变形由常规焊的15mm减小为5mm。     

电磁锤随焊锤击控制焊接应力变形新工艺

通过用电磁锤锤头对焊后尚处于高温状态的焊趾和焊缝区金属施加一定频率的锤击力,迫使焊趾处的金属向焊缝中心流动,抵消致裂拉伸应变,达到防止焊接热裂纹的目的;同时使焊缝金属在纵向和横向充分延展,降低了焊接残余应力.试验结果表明:该工艺简单可靠、轻便灵活,不但能控制焊接变形、防止焊接热裂纹的产生,而且能使焊缝组织均匀细化;与未锤击时相比,试件焊缝纵向残余应力平均下降了约90%.     

随焊超声波激振法控制铝合金薄板焊接应力及变形

从力学角度出发提出随焊超声波激振控制高强硬铝合金薄板焊接变形的新方法,阐明其控制焊接应力及变形的机理。基于数值模拟分析,利用Marc建立铝合金薄板的随焊超声波激振热力耦合模型,找出最优焊接参数以及加载冲击与热源的最佳距离。利用自行研制的随焊超声波激振装置进行焊接试验。结果表明:激振距离为22 mm时,板长方向中截面残余拉应力峰值由常规焊的248 MPa下降到63 MPa,压应力峰值从-77 MPa降低到-27 MPa,低于薄板的临界失稳应力,薄板挠曲变形完全消失,且板边最大挠度由8.66 mm下降到0.9 mm。试验结果与模拟结果吻合较好。     

随焊高速气流场辅助高强铝合金薄板焊接应力演变及控制变形机理

从力学角度出发提出了“随焊高速气流场”柔性控制高强铝合金薄板焊接失稳变形的新方法,研究了该方法控制2A12高强铝合金薄板焊接变形的有效可行性,分析了随焊高速气流载荷对薄板应力演变规律的影响,阐明了其控制焊接残余应力及变形机理.基于有限元法分析了温度场及应力场,确定了气动载荷与热源作用距离这一关键因素,并获得了气体压力的合理有效范围.在自行研制的随焊高速气流场装置上进行试验验证.结果表明,当气动载荷作用距离为20 mm、气动载荷为30 MPa时,焊接失稳变形基本消失,焊缝中截面上的纵向残余拉应力峰值较常规焊下降了77.73%,残余压应力峰值下降了69.23%,板边变形最大挠度仅为0.9 mm,较常规焊的8.5 mm下降了89.41%.试验结果与模拟结果吻合良好,验证了随焊控制模型的正确性.     

随焊加载冷源或位移控制载荷的无应力焊接方法

应用一维杆模型论证了随焊加载冷源或位移控制载荷实现无应力焊接的原理. 应用数值模拟探讨了其实现方式,对7种加载方案下杆件中心点应力、塑性应变等物理量的时程分布进行了数值模拟对比研究,认为任意时刻外加位移控制载荷产生的机械应变和热输入满足一定条件时焊后残余应力为零. 随焊降低残余应力的工艺在焊件局部区域产生的变形速率与该局部区域的热膨胀或收缩变形量速率大小相同时,降低残余应力的效果达到最优. 应用模型导出的原理对焊前预拉伸、焊前温差拉伸、动态温差拉伸、低应力无变形焊接(LSND)等工艺的原理和参数设置依据进行了讨论. 结果表明,使焊件内部在冷却时产生足够大的拉伸塑性应变,是降低焊接残余应力的有效途径.     

薄壁铝合金搅拌摩擦焊焊接应力变形与控制

搅拌摩擦焊(FSW)焊接残余应力变形表现出与传统熔焊不同的规律,文中研究了薄壁铝合金搅拌摩擦焊残余应力分布规律和焊接变形控制方法,结果表明,纵向残余应力峰值并非出现于焊缝中心,热影响区和热机影响区是残余应力相对较大的区域.基于动态低应力无变形焊接方法,设计开发了一套热沉系统,进行了动态低应力无变形FSW试验.研究表明,动态低应力无变形焊接技术可以有效减小搅拌摩擦焊接头残余应力和变形,接头残余应力分布规律与常规搅拌摩擦焊接头残余应力分布类似,但应力峰值降低50%以上.     

温差拉伸和随焊激冷配合使用控制焊接变形

对温差拉伸和随焊激冷配合使用控制铝合金薄板焊接变形的联合工艺进行了数值模拟和试验研究。数值分析表明 ,随焊激冷更倾向于在焊缝中心造成显著的纵向塑性拉伸 ,而温差拉伸则倾向于在近缝区造成显著的塑性拉伸。将二者配合使用 ,不仅可以靠温差拉伸将焊缝和近缝区在加热阶段形成的纵向塑性压应变控制在较低的水平 ,还可以靠随焊激冷增加冷却阶段的纵向塑性拉伸进一步抵消焊缝区已经形成的压应变。因而充分发挥二者的作用 ,有效地控制焊件的残余变形。试验研究与数值模拟得到的结论基本一致 ,随焊激冷和温差拉伸联合使用 ,可使 5 4 0mm× 3 0 0mm× 2mm的LY1 2CZ薄板焊后纵向挠曲由单独使用温差拉伸时的 2 .87mm和单独使用随焊激冷时的 4 .88mm降低到 0 .80mm的水平     

随焊锤击对高强铝合金焊接接头应变分布的影响

采用云纹分析的试验力学方法，研究了不同情况下LYl2CZ高强铝合金焊接接头应变场的分布特点。研究结果表明，断裂前夕，常规焊接头的云纹条纹稀疏且不均匀，拉伸过程中应力集中在薄弱环节焊趾部位，焊接接头的力学性能指标较差；采用随焊锤击工艺，由于在焊接过程中同步锤击强化了焊趾部位，断裂前夕焊接接头的云纹条纹分布比较密集均匀，断裂部位由焊趾转移到焊缝，焊接接头的力学性能指标较常规焊有了较大提高，这充分说明随焊锤击技术对于实现高强铝合金焊接接头的强化是行之有效的。     

铝合金脉冲MIG焊熔宽控制系统仿真

利用熔池图像视觉传感系统和相应的图像处理算法建立脉冲电流占空比与正面熔宽的阶跃响应模型，在熔宽变化给定量分别为3、4和5mm的情况下对模糊控制器和遗传算法优化的PID控制器的控制效果进行仿真。仿真结果表明：为了使PID控制器取得最佳控制效果在不同误差条件下需采用不同的参数，而模糊控制器在结构和参数不变的情况下对不同误差均可得到良好的控制效果。该研究结果为铝合金脉冲MIG焊熔宽控制系统的设计提供了理论依据，实验表明控制系统工作有效。     

2A12T4铝合金焊接时拘束条件对热裂纹的影响

采用一种简便有效的热裂纹试验方法,在普通刚性焊接夹具上研究了拘束力和拘束距离对2A12T4铝合金焊接热裂倾向的影响.结果表明,保持拘束距离不变,随着拘束力的增加,焊接热裂纹率逐渐减小,当拘束力到达一定值后,热裂纹率趋于稳定;保持拘束力不变,随着拘束距离增加,焊接热裂纹率呈增加趋势.夹具对工件的拘束条件主要是通过影响焊件的回转变形程度和焊缝区金属的冷却收缩速度来影响焊接热裂倾向.

Abstract：

A simple and effective experimental method was adopted to investigate the effects of restraint force and restraint distance on hot cracking tendency during welding of 2A12T4 aluminum alloy on the common rigid welding fixture. Experimental results show that, under the condition of keeping restraint distance unchanged, the rate of hot cracks decreases gradually with increase of restraint force and finally well reaches a stable value when the reatraint force is great enough. Keeping the restraint force unchanged, the rate of hot cracks increases with increase of restraint distance. The influence of restraint condition on tendency of hot cracking through effecting the extent of externally-expanded deformation of weldtnent and the cooling speed of metals in and around the weld.     

Transverse stress-strain evolution during welding of thin aluminum alloy plate

The FE simulation results of transverse stresses and strains during welding of thin aluminum alloy plate arepresented.The results indicate that restraint condition is the main factor that determines whether or not hot cracking willoccur. With rigid restraint hot cracking(crater cracking) will occur at the arc-stopping end, and such cracking usuallywill not occur without external restraint. But under restraint-free condition it is easy for terminal cracks to occur.     

视觉传感铝合金脉冲MIG焊熔宽控制系统

针对铝合金在焊接过程中热积累作用强、恒参数焊接时容易产生各种缺陷的问题,设计了基于视觉传感的熔宽闭环智能控制系统.分析了各个脉冲参数对熔宽的影响规律.结果表明,理想的铝合金脉冲MIG焊接过程不仅要控制焊接热输入,同时要保持焊接过程的稳定性,单变量控制器很难满足以上要求.为此设计了模糊专家控制系统,模糊控制器控制焊接热输入,专家系统负责脉冲参数匹配从而保证稳定的焊接过程.焊接试验表明,控制效果良好.     

Rotating extrusion technique and its effect on quality of aluminum alloy thin-plate weldments

A new technique named rotating extrusion was proposed that uses rotating extrusion action to rectify residual distortion of aluminum alloy thin-plate weldments to improve mechanical properties of welded joints. The basic principle and device of rotating extrusion were introduced. The residual distortion and stresses in rotating extrusion weldments were compared with those in conventional weldments. The differences in microstructure and mechanical properties between conventional welded joints and rotating ex...     

铝合金激光焊接

概述了铝合金的焊接特性以及焊接过程中的难点,由于铝高反射、导热快的特点,激光焊接也不可避免地存在一般熔焊常遇到的焊缝气孔、焊接热裂纹等问题。鉴于铝合金自身特点,也使激光焊接工艺更加复杂,亟待改进和完善。提出了相关改进措施,通过表面处理、改善焊接接头、调整焊接波型参数等来改善铝合金焊接性能。     

铝合金焊接新技术

铝合金焊接时存在许多问题——表面易氧化、易产生气孔和裂纹等.随着现代电子技术的发展,许多新型焊接电源和一些新型工业手段得到应用,大大促进了铝合金焊接技术的发展.在此详细描述了目前针对铝合金焊接的先进工艺:TIG焊、MIG焊、电子束焊、激光焊、激光电弧焊、搅拌焊等,并对比这几种技术的特点,预测其发展方向.     

铝合金的现代焊接技术

讲述了近年来世界各国新研制的和已在实际生产中广泛应用的现代铝合金焊接技术，并从基本概念、原理、特点以及国内外的研究现状等方面对各项铝合金焊接技术作了较为详细的介绍。     

铝合金激光焊接技术研究进展

综述铝合金激光焊接技术特点及研究现状,开展3 mm厚LF6铝合金激光-MIG电弧复合焊接工艺研究。文献综述表明,铝合金激光自熔焊接表面成形不好,且易于产生气孔缺陷,激光填丝焊、激光-电弧复合焊以及双光束激光焊等能够有效地解决上述铝合金激光焊接问题。试验研究表明,激光-MIG电弧复合焊接LF6铝合金可获得良好的焊缝成形,内部质量达到QJ1666A-2011Ⅰ级焊缝质量要求,接头强度达到母材的90%以上,具备较为优异的力学性能。     

铝合金高频感应热丝TIG焊接方法

提出了高频感应热丝TIG焊接新方法,焊丝加热温度和深度可控,加热速度快,能适应高速送丝要求.高频感应加热消除了常规热丝TIG焊旁路电流磁场引起的电弧偏吹现象.另外,由于该方法不需利用焊丝本身的电阻产热,所以适用于铝合金等低电阻率金属焊丝.根据感应线圈的电感和工作频率要求,设计制造了适用于Φ1.6 mm铝合金焊丝的高频感应加热线圈和套筒.利用热电偶测量了不同送丝速度下的焊丝温度.结果表明,当送丝速度高达6～10 m/min时,焊丝的温度完全能够满足热丝焊的要求.6～10 m/min的送丝速度较常规TIG焊接提高了3倍以上,大大提高了焊接效率.