当前位置：文档之家 › 关于航空航天中的轻合金焊接工艺探讨

关于航空航天中的轻合金焊接工艺探讨

  • 格式：pdf
  • 大小：109.47 KB
  • 文档页数：1

科技篱论　关于航空航天中的轻合金焊接工艺探讨　雷仕利　湖北航特装备制造股份有限公司湖北荆门４４８０００　【摘要】随着国内航空航天的重大发展，与之相配套的工艺技术也日　趋火热，我国的航天飞行器逐渐朝轻盈、安全、性价比高的方向转变，尤其　是轻合金焊接技术，广泛地被使用到航空航天领域，发挥出卓越的功效。　全文阐述了当啊前可焊性铝锂合金的研究现状，并分别概述熔化极气体保　护焊、可变极性等离子弧焊、电子束焊、搅拌摩擦焊等工艺在飞行器上的作　用，最后对国内的焊接技术进行了展望　Ｉ关键词】航空航天；轻合金；焊接工艺　近几年来，我国的航空航天工艺技术日趋娴熟，改变了传统的铆　接技术，节约了大笔制作资金，而且使用焊接更大限度地保证构件的质　量，还能从整体上使其变得更加方便、轻盈。同时，由于对轻合金领域的　葛洪探索，并联系焊接技术进行广泛研究，航空航天领域的焊接工艺得　到进一步的发展。凭借可靠、安全、稳定的轻合金焊接件，有利于飞行　器实现有效负荷，提高生产效率。　１．可焊性铝锂合金的研究进展　在液体运载火箭、飞行器、仪器舱、导弹舱单等领域，铝锂合金发挥　重十分重要的功效。并且，由于高比强度、低密度、弹性强等显著优势，　铝锂合金担任生产承受轴的结构件，帮助压缩负载和抵挡破坏力。另一　方面，凭借重量轻的优点，航空航天的飞行器结构件不再采用传统意　义上的铝合金，而是广泛地使用铝锂合金。同时，焊接的工艺更是将铝　锂合金在航空航天上的功效发挥到极致，有利于导弹弹头壳的强度和　刚度，更有利于保证火箭推进剂的稳定。事实上，早在欧美发达国家，　已经开展对铝锂合金的研究，比如美国的Ｗｅｌｄａｌｉｔｅ　０４９系列合金，就　是十分先进、高强度的焊接工艺。２０世纪９０年代，原苏联的航空研究　中心在铝锂合金的技术上有了进一步的延伸，将１４５０Ａｌ－Ｌｉ合金升级为　１４６０Ａ１－Ｃｕ－Ｌｉ－Ｍｇ—Ｚ卜Ｓｃ系合金，强度和性能有了更大的提升。　２．轻合金焊接工艺及其应用　２．１熔化极气体保护焊（ＧＭＡＷ）　在保证焊接熔池、焊接高温金属、金属熔滴等方面，ＧＭＡＷ的成　本并不高，主要是一种电弧焊方法来充当电弧介质，从而实现焊接工艺　的严格质量。作为全球使用率最高的焊接技术，ＧＭＡｗ频繁亮相在火　箭的燃料贮箱内的焊接构Ｒ－＿ｈ。并且，在爱国者导弹的弹翼上，ＧＭＡＷ　能实现自动焊接功能，保证得到精密铸造的１７—４ＰＨ不锈钢翼成功制作　稳定安全的板材。　２．２钨极气体保护焊（ＧＴＡＷ）　不同于ＧＭＡｗ的低成本，ＧＴＡＷ必须有充足、强大的热源才能实　现焊接，否则，若是采取相同的热源和资金，ＧＴＡＷ的焊接技术强度也　会失去一定效果。并且，在焊接６ｒａｍ以下的飞机管路系统、鱼鳞门、不　锈钢、发动机散热器核心等构件上，ＧＴＡ、Ｖ的作用更加突出。在土星Ｖ　火箭的燃料贮箱，单单通过ＧＭＡＷ无法成功实现焊接变形，必须发挥　ＧＴＡｗ的功能，才能制作出精湛工艺的产品。　２．３可变极性等离子弧焊（ＶＰＰＡ）　ＶＰＰＡ广泛使用在中厚度的铝合金材料上，特别是航空航天中的外　油箱厚截面型材的焊接。从原理上来说，ＶＰＰＡ的正负两极部分发挥不　同的功效，正极主要是帮助熔融金属，并能实现穿透，负极主要是对型　材进行阴极钝化，数值控制也有规范的标准：正极电流２￣５ｍｓ，负极电　流比正极电流要低４０－８０Ａ。另一方面，在进行外油箱焊接时，马丁公司　的科研人员发现使用ＶＰＰＡ焊接工艺的质量，明显高于ＧＴＡＷ，而且还　能一定程度上节约焊接费用。　２．４电子束焊（ＥＢＷ）　从强度上来说，ＥＢＷ的焊接工艺远远高于ＧＴＡＷ。早在１９５６年，　ＥＢｗ就被发现在焊接８ｍｍ以上的中厚板时，不仅效率高，而且质量好。　唯一不足的是在进行ＥＢＷ操作时，需要严格于真空环境中进行，这就导　致设备的费用较高，而且焊件的尺寸大小也容易受到空间的局限。在军　用飞机上，很多型材都是采用比强度、高性能、比模量的钛合金材质，但　钛合金的性质十分不稳定，非常容易在空气中氧化，所以真空环境下的　ＥＢＷ就发挥了作用。从２０世纪７０年代开始，ＥＢＷ焊接就被美国的麦道　公司开始使用在Ｆ１５战机的机翼和机尾结构上，随后，Ｆ１４、Ｆ２２、飓风　等都通过ＥＢＷ进行焊接变截面构件、机身、尾翼等结构上。此外，俄罗　斯能源号的火箭贮箱面积很大，需要通过ＥＢＷ进行真空焊接，使用电子　束将介质液体实施密封，最终顺利焊接成１４６０Ａｌ－Ｌｉ合金。所以，能源　号火箭才成功将暴风雪号航天飞机运载升空。　２．５搅拌摩擦焊（ＦＳＷ）　在１９９１年，英国发明了．一种固态焊接技术一一ＦＳｗ，能够成功将变　形的机械进行金属焊接。事实上，ＦＳＷ主要是继承原有的焊接技术，　通过特殊制作的摩擦头操作需要被焊接的构件上，在压力的作用下，摩　擦头能实现可控制的旋转，将焊接部位升温发热变形后才进行焊接。因　此，ＦＳＷ最大的特征是接头没有裂纹、气孔，更不会存在杂质，就能在　不飞溅金属液体的情况下，进行材料的焊接。而且，由于焊缝的热源影　响不大，焊接的区域面积更加能方便掌握，即便是非常小的焊接组织，　也可以轻松联接。此外，ＦＳＷ的焊接强度又有了新的提升，在用电弧焊　的基础上提升了６０％，材料的厚度也更加精细，能实现１．２－５５ｍｍ的构　件焊接。　２．６超塑成形／扩散连接（ＳＰＦ／ＤＢ）　超塑成形／扩散连接（ＳＰＦ／ＤＢ）技术不仅能实现超塑成形焊接，还　能够将扩散的金属状态成功实现粘合，焊接成为一个整体性的结构，技　术质量有了进一步的提高，能快速生产出符合飞机使用的钛合金零件。　因此，ＳＰＦ／ＤＢ技术与钛合金上的完美融合，进一步推广了ＳＰＦ／ＤＢ技　术的研究开发。英国宇航公司Ｂａｅ的１２５／８００出Ｈ舱门，自从使用ＳＰＦ／　ＤＢ技术的钛合金舱门后，由原先的７８个部件直接减少￣ｌｊ１４个部件，从千　余个紧固件缩减到不到一百个，成本得到了有效的控制。　３．前景展望　从资金和构件改造来说，焊接技术的不断进步，有利于保证构件的　质量和性能，又能节约生产和制作费用。所以，重视焊接技术的研发刻　不容缓，需要将其和如火如荼的航空航天事业结合起来，保证军用飞机　和民用飞机复杂结构稳定的性能。除此之外，国家更应该发挥钛合金、　铝锂合金的焊接技术，才能在国际航空航天市场竞争中保持有利的地　位。　

参考文献　［１】孙德超．铝锂合金的钎焊性研究．南昌航空工业学院学报，ｚｏｌｏ（￣）：２　［ｚ］ｕ．Ｋｏｃｈ，ｅｔ　ａ１．Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｆｏｒｕｍ，２０１１（２１７－－２２２）（ｓｕｐｐ１．）：２４５　［５］Ｎｅｗ　ｅｘｔｅｒｎ＆ｌ　ｔａｎｋ　ｆｏｒ　ｓｈｕｔｔｌｅ．Ｓｐａｃｅ　Ｆｌｉｇｈｔ，２００９，Ｎｏ５９：５７５－－５７６　

１４３

合集下载

镍钛合金的焊接工艺

镍钛合金的焊接工艺

镍钛合金的焊接工艺

简介

镍钛合金是一种具有良好力学性能和抗腐蚀性能的材料，广泛应用于航空航天、汽车制造和医疗器械等领域。焊接是连接镍钛合金的常用方法之一。本文将介绍镍钛合金的常见焊接工艺。

常见焊接工艺

1. TIG焊接：TIG焊接（氩弧焊接）是一种常见的焊接工艺，适用于焊接薄板和小尺寸构件。该工艺需要使用氩气作为保护气体，在焊接过程中形成一个稳定的惰性气体氛围，保护焊接区域免受氧气和其他杂质的污染。TIG焊接可以提供高质量的焊缝，但需要熟练的操作技巧。

2. MIG/MAG焊接：MIG/MAG焊接（金属惰性气体/活性气体保护焊接）是一种快速、高效的焊接工艺，适用于焊接大尺寸构件和高速生产线。该工艺使用惰性气体（如氩气）或活性气体（如混合气体）作为保护气体，并通过自动供丝器将焊丝送入焊接区域。MIG/MAG焊接速度快，但焊接质量可能稍低于TIG焊接。

3. 电阻焊接：电阻焊接是一种将镍钛合金通过电流加热并施加压力连接的焊接工艺。该工艺适用于焊接大尺寸构件和需要高强度连接的应用。在电阻焊接中，通过在焊接接头上施加高压，使接触面产生局部高温，从而实现焊接。电阻焊接速度快，但需要注意控制温度和压力，以确保焊接质量。

焊接参数控制

无论采用哪种焊接工艺，控制焊接参数对焊接质量至关重要。以下是一些常见的焊接参数需要注意的事项：

- 电流：根据焊接材料和板厚选择适当的焊接电流，过高或过低都可能导致焊接缺陷。

- 电压：适当的焊接电压可以确保焊接过程稳定，过高的电压可能导致焊丝飞溅，过低的电压可能导致焊缝质量不佳。

- 送丝速度：根据焊接材料和焊接工艺，选择适当的焊丝送丝速度，以实现稳定的焊接。

结论

镍钛合金的焊接工艺包括TIG焊接、MIG/MAG焊接和电阻焊接，每种焊接工艺都有其适用的应用场景。在进行焊接时，需要注意控制焊接参数，以确保焊接质量达到要求。

铝合金钎焊工艺

铝合金钎焊工艺

铝合金钎焊工艺

一、引言

铝合金是一种常见的轻质材料，具有优良的导热性、导电性和可塑性，因此在航空航天、交通运输、建筑等领域得到广泛应用。而铝合金的钎焊工艺是将两个或多个铝合金件通过钎焊技术连接在一起，以满足特定的工程需求。本文将详细介绍铝合金钎焊的工艺过程、工艺参数和常见问题及解决方法。

二、铝合金钎焊的工艺过程

1.准备工作

在进行铝合金钎焊之前，需要对焊件进行清洁处理，以去除表面的氧化物和污染物。一般采用机械抛光、化学清洗或电解清洗等方法。同时，还需要准备好所需的钎焊材料，如钎焊丝、钎剂等。

2.装配焊件

将需要钎焊的铝合金件按照设计要求进行装配，确保各个部件的位置和间隙满足要求。在装配过程中，可以使用夹具或者临时固定装置来保持焊件的位置稳定。

3.热处理

在进行铝合金钎焊之前，需要对焊件进行热处理。热处理可以提高铝合金的可塑性和焊接性能，同时还可以减少焊接过程中的应力和变形。常用的热处理方法包括时效处理、固溶处理等。

4.钎焊操作

将已装配好的焊件放置在焊接设备中，然后根据设计要求和钎焊工艺规程，选择合适的焊接工艺参数。一般包括钎焊温度、加热速度、保温时间和冷却速度等。在进行钎焊操作时，要注意保持焊件的稳定，控制焊接温度，确保钎焊材料充分熔化和扩散。

5.冷却处理

钎焊完成后，需要对焊接部位进行冷却处理。冷却处理可以消除焊接过程中产生的应力和变形，提高焊缝的强度和密封性。常用的冷却方法包括自然冷却、水淬等。

三、铝合金钎焊的工艺参数

1.钎焊温度

钎焊温度是指钎焊接头达到熔化温度的温度范围。一般情况下，铝合金的钎焊温度为450℃-600℃，具体温度取决于铝合金的成分和焊接要求。

2.加热速度

加热速度是指焊件在钎焊过程中的升温速度。加热速度过快会导致焊接不均匀和焊缝质量下降，加热速度过慢则会延长焊接时间和增加能量消耗。一般情况下，加热速度为50℃/min-200℃/min。

3.保温时间 保温时间是指焊件在钎焊温度下保持稳定的时间。保温时间过短会导致焊接不完全，保温时间过长则会造成焊缝过热和焊件变形。一般情况下，保温时间为5分钟-30分钟。

铝合金MIG焊接工艺研究及应用论文

铝合金MIG焊接工艺研究及应用论文

试论铝合金MIG焊接工艺研究及应用

【摘要】文章对铝合金mig焊接工艺进行了研究

【关键词】铝合金；mig

序言

高强铝合金具有很高的室温强度及良好的高温和超低温性能，广泛应用于航空、航天及其它运载工具的结构材料，如：运载火箭的液体燃料箱、超音速飞机和汽车的结构件以及轻型战车的装甲等。目前常用于铝合金连接的主要焊接方法有：交流钨极氩弧焊(tig)和直流反极性熔化极气体保护焊(mig)。tig焊由于采用交流电，钨极烧损严重，限制了所使用的焊接电流，而且此法熔深能力弱，因此只适用于薄件铝合金的焊接。mig焊包括连续电流焊接和脉冲电流焊接。mig焊时，焊丝做为阳极，可采用比tig焊更大的焊接电流，电弧功率大，焊接效率高，故特别适合于中厚板铝合金的焊接。实验研究发现，在铝合金mig焊时，脉冲电流焊接优于连续电流焊接，它提高了铝合金焊缝金属的强度、塑性和疲劳寿命。为进一步提高电弧的稳定性、改善焊缝成形和增加熔深以及厚板铝合金的高效焊接，近几年国外发展了单丝复合脉冲mig焊和双丝tandem mig焊方法，本文针对30mm厚的7a52中厚板高强铝合金，进行了单丝单脉冲、复合脉冲和双丝tandem mig焊工艺的研究,并应用于生产中。

1 tandem双丝焊和单丝复合脉冲mig焊原理

tandem双丝焊是将两根焊丝按一定角度放在一个特别设计的焊

枪里，两根焊丝分别由各自独立的电源供电。除送丝速度可以不同外，其它参数，如：焊丝的材质、直径、是否加脉冲等都可彼此独立设定，从而保证了电弧工作在最佳状态。与其它双丝焊技术相比，由于两根焊丝的电弧是在同一熔池中燃烧，提高了总的焊接电流，因此提高了熔敷效率和焊接速度。同时由于两根焊丝交替送进同一熔池，对熔池具有搅拌作用，而降低了气孔敏感性，改善了焊缝质量。

镁铝合金焊接工艺_概述及解释说明

镁铝合金焊接工艺_概述及解释说明

镁铝合金焊接工艺 概述及解释说明

1. 引言

1.1 概述

镁铝合金焊接工艺是一项研究焊接镁铝合金的技术，通过将镁和铝两种金属进行焊接，可以制备出具有良好性能和广泛应用前景的新型材料。随着航空航天、汽车制造、电子设备等产业的快速发展，对高强度、轻质材料的需求日益增加，镁铝合金作为一种重要的轻质结构材料被广泛关注和应用。

1.2 文章结构

本文主要包括以下几个部分：引言、镁铝合金焊接工艺解释说明、镁铝合金焊接工艺概述以及镁铝合金焊接工艺的发展趋势和结论。其中，第二部分将详细介绍镁铝合金及其应用领域、基本原理以及相关的工艺参数与方法；第三部分将对不同的工艺分类及特点进行概述，并讨论各种工艺对焊缝性能的影响以及相应解决方案；第四部分将探讨该领域未来的发展方向，包括新型焊接材料与技术的引入、自动化与智能化焊接设备的发展以及焊接过程监测与控制技术的前景展望；最后，第五部分将总结主要观点和研究结果，并对未来镁铝合金焊接工艺的发展进行展望，并提出对焊接工程实践的启示和建议。

1.3 目的

本文旨在全面介绍镁铝合金焊接工艺，包括其应用领域、基本原理、相关参数与方法，并概述不同工艺分类及其特点，重点讨论各种工艺对焊缝性能的影响及解决方案。同时，还将探讨镁铝合金焊接工艺未来的发展趋势，包括新型材料与技术的引入、自动化与智能化设备的发展以及焊接过程监测与控制技术的前景展望。通过本文的撰写，旨在为相关领域研究人员和从业者提供有关镁铝合金焊接工艺方面的综合参考和指导。

2. 镁铝合金焊接工艺解释说明

2.1 镁铝合金的应用领域与重要性

镁铝合金是一种具有轻质高强度和优异耐腐蚀性的材料，因此在航空航天、汽车制造、高速列车等行业得到了广泛的应用。由于其较低的密度和较高的比强度，镁铝合金可以减轻结构重量并提高燃油效率。此外，镁铝合金还具有良好的导热性能，可用于制造散热器等需要散热的零部件。

2.2 镁铝合金焊接的基本原理

镁铝合金焊接过程中，通过加热和加压使焊接区域达到熔点，并利用填充材料与基材形成均匀且牢固的连接。焊接过程中会出现液态相和固态相两种状态，其中液态相是指填充材料及部分基材在高温下呈液态状态；固态相是指未达到熔点或已经冷却后处于固态状态。