New development in welding thin-shell aluminum alloy structures with high strength

From the viewpoint of welding mechanics, two new welding methods-welding with trailing peening and welding with trailing impactive rolling were introduced. For aluminum alloy thin-shell structures with high strength, welding will lead to hot cracking, poor joint and distortion. In order to solve them, trailing impactive device was used behind welding torch to impact the different positions of welded joints, thus realizing the welding with free-hot cracking, low distortion and join tstrengthening. By use of impactive rolling wheels instead of peening heads, the outlook of welded specimen can be improved and stress concentration at weld toes can be reduced. Equipment of this technology is simple and portable. It can used to weld sheets, longitudinal and ring-like beams of tube-like structures, as well as the thin-shell structures with closed welds such as flanges and hatches. So the technology has the wide application foreground in the fields of aviation and aerospace.     

高强钢摆动电弧窄间隙GMAW组织与性能研究北大核心

采用摆动电弧窄间隙GMAW方法对42 mm厚的10Ni5Cr Mo V钢进行了焊接,并对其接头形貌、显微组织、硬度分布、拉伸性能和冲击韧性进行了测试分析。结果表明,该方法得到了成形良好、无任何宏观缺陷的窄间隙焊缝;焊缝组织由针状铁素体和粒状贝氏体及少部分马氏体组成;热影响区中的过热区以粗大的板条状马氏体组成,是整个焊接接头最薄弱区域,但其宽度较窄;窄间隙焊接接头具有较好的强度和韧性,无软化及脆化现象,满足使用要求。     

超声-MIG焊接铝合金熔滴过渡行为

对铝合金超声-MIG焊接熔滴过渡行为做了系统研究。试验主要关注在超声作用下,铝合金焊接中熔滴过渡行为的变化。通过对熔滴过渡过程的观测和分析,结果表明,对于短路过渡形式,熔滴受到超声辐射力的阻碍作用,熔滴的体积增大,过渡频率降低,焊接电弧收缩,弧长缩短,挺度增加,亮度增大;在大滴过渡和射滴过渡时,熔滴过渡频率大幅增加,熔滴尺寸减小,这也是超声辐射力作用在熔滴上的影响造成的;而且超声作用后的熔滴形态发生复杂变化,焊接过程的不稳定性增大。     

基板散热作用对电弧堆焊成形中熔宽调控的影响

文中首先进行单道多层堆焊试验,得到不同厚度基板条件下的20层薄壁堆焊结构,发现薄壁结构都能在距基板7.30 mm高度以内进入熔宽稳定区域,且稳定后熔宽与基板厚度无关.结果表明,基板散热在不同高度的作用效果的不同是造成基板附近焊道熔宽产生变化的主要因素.采用三种策略对基板附近焊道熔宽进行调控并对结果进行方差分析,最佳调控策略可以使各基板条件下的方差都控制在0.24以内,其中6 mm板厚下可控制在0.02以内.根据参数调控曲线可知,基板对不同高度焊道熔宽的作用效果呈凹型曲线分布,且曲率随基板厚度的增加而增加.     

随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形影响

在铝合金TIG焊接的过程中,超声能量处理熔池可以改善焊缝成形、组织与接头力学性能.文中研究了随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形的影响,结果表明,连续施加超声会导致熔池熔体飞溅,焊缝成形不佳;间断施加超声可以有效避免熔体飞溅,焊缝成形良好.随焊超声冲击及随焊滚动超声技术均可实现间断施加超声,结果表明,尽管随焊超声冲击使熔宽变小,但是低频冲击作用对TIG焊缝成形具有副作用,会减小熔深.而采用随焊滚动超声技术,可以有效避免低频机械冲击的不利影响,焊缝熔宽变小的同时熔深也增大.     

高频脉冲变极性焊接电源及电弧压力分析

采用变极性和高频脉冲电路叠加,设计了一套变极性和高频脉冲复合电流输出特性的焊接电源,将高频脉冲电弧特性引入变极性焊接过程.建立电弧压力数学模型,结合具体工艺试验,分析了高频脉冲电流对于变极性焊接电弧特性的改善.结果表明,在相等电流有效值的情况下,电弧压力随脉冲频率的提高而增加,高频脉冲电流频率达到5kHz附近时,弧柱区电弧压力较常规直流电弧提高2倍左右,电弧的挺度和能量密度都有所增加,为进一步研究高频脉冲变极性焊接方法在铝合金焊接中的应用提供了理论依据.     

中厚板铝合金VPPAW焊接工艺

以8 mm和10 mm厚的5456和2014铝合金板材为研究对象,讨论了2种材料对VPPAW焊接参数的敏感性,并就喷嘴孔径、喷嘴到工件距离和穿孔时间对焊缝成形的影响进行了分析,得到了中厚板铝合金VPPAW的焊接工艺,为后续研究奠定了基础.     

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.     

铝合金超声-MIG焊接电弧行为

文中对铝合金超声-MIG焊接电弧行为作了系统研究.试验主要关注超声电弧在不同送丝速度和电压变化条件下的响应情况.结果表明,超声电弧的压缩效果对焊接参数存在一定选择性.在给定试验中,随着送丝速度的增加,压缩效果逐渐减弱.结合试验对电弧的自调节进行了分析,相对普通MIG焊接,超声电弧电场强度和温度都极大提高,显示出更强的焊接稳定性特点.     

2219铝合金FSW/VPPAW交叉焊缝气孔缺陷

以6mm厚2219铝合金板材为研究对象,在搅拌摩擦焊焊缝上表面,沿垂直于搅拌摩擦焊方向,进行变极性等离子弧对接立焊,获得十字交叉焊缝.重点研究了搅拌摩擦焊热输入量对交叉焊缝气孔敏感性的影响.结果表明,随着搅拌摩擦焊热输入量的提高,焊缝中气孔数目减少.该研究为后续交叉焊缝气孔产生机理和解决方案的研究奠定了基础.