鋁合金焊接工藝技術(shù)展望-閱讀頁(yè)
2025-07-03 02:52本頁(yè)面
【正文】 貯箱殼體的焊接，在殼體的縱縫、對(duì)接環(huán)縫及法蘭環(huán)縫焊接中，有7種類型焊縫（縱縫、對(duì)接環(huán)縫、法蘭環(huán)縫）應(yīng)用局部真空電子束焊接工藝。國(guó)內(nèi)在“九五”期間，與中科院電工所合作研制了國(guó)內(nèi)第1臺(tái)法蘭環(huán)縫局部真空電子束焊機(jī)(專利號(hào)：)［12］。焊接時(shí)電子槍可以實(shí)現(xiàn)極坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)。二次電子焊縫對(duì)中系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)焊縫軌跡示教。局部真空室的真空度達(dá)到5103Pa,高于國(guó)外同類產(chǎn)品水平。 氣脈沖TIG和MIG焊接技術(shù)在航天工業(yè)中，鋁合金焊接中應(yīng)用較廣的TIG和MIG工藝，保護(hù)氣體采用氬氣和氦氣，其中以氬氣應(yīng)用較多。氦（He）和氬（Ar）相比，其最小電離能高，在其它條件和參數(shù)相同時(shí)，電弧電壓較高。據(jù)資料介紹，由于直流正接氦弧焊沒(méi)有交流氬弧焊陰極霧化去除氧化膜的作用，氧化膜的破壞程度取決于電弧長(zhǎng)度的大小，故直流正接氦弧焊采用短弧焊去除氧化膜。為了利用氦氣電弧熱高的優(yōu)點(diǎn)并避免純氦帶來(lái)的缺點(diǎn)，國(guó)外采用氣脈沖Ar+He TIG和MIG焊接技術(shù)焊接鋁合金，可大大減少焊接氣孔。不開坡口可一次焊透7 mm平板，且表面光澤與氬弧焊相同，避免直流正接氦弧焊焊縫表面發(fā)暗。這對(duì)于未來(lái)型號(hào)將應(yīng)用對(duì)氣孔較敏感的S147鋁合金和2195鋁鋰合金有極大的應(yīng)用價(jià)值。英國(guó)焊接研究所（TWI）1991年發(fā)明的攪拌摩擦焊為此類材料連接提供了一個(gè)新思路［13］。相對(duì)于熔化焊接方法，不會(huì)產(chǎn)生與熔化有關(guān)的焊接缺陷，如熱裂紋和氣孔。攪拌摩擦焊的原理是，利用摩擦發(fā)生的熱，在高速旋轉(zhuǎn)的攪拌頭特形指棒周圍的金屬迅速被加熱，并形成了很薄的熱塑性金屬層。目前，已成功地進(jìn)行了攪拌摩擦焊研究的鋁合金包括：2000系列（AlCu）、5000系列（AlMg）、6000系列（AlMgSi）、7000系列（AlZn）、8000系列（AlLi）。目前，ESAB公司正在制造可供商業(yè)應(yīng)用的攪拌摩擦焊機(jī)，計(jì)劃于2002年安裝在TWI，用來(lái)焊接尺寸為8 m5 m的工件，預(yù)計(jì)可焊接的工件厚度為～18 mm。 焊接修補(bǔ)技術(shù)鋁合金結(jié)構(gòu)件的焊接修補(bǔ)是航天器在生產(chǎn)和使用中不可避免地會(huì)遇到的問(wèn)題。傳統(tǒng)的手工TIG焊方法雖然操作簡(jiǎn)便、易行，但由于局部焊接熱輸入量較大，可能產(chǎn)生晶粒長(zhǎng)大，局部韌性降低，同時(shí)在補(bǔ)焊部位引起較大的殘余應(yīng)力，往往成為“低壓爆破”的裂源。1995年英國(guó)劍橋焊接研究所發(fā)明摩擦塞焊技術(shù)［14］，洛馬公司和國(guó)家宇航局馬歇爾飛行中心進(jìn)行了補(bǔ)焊工藝研究，2000年已用于外貯箱焊接修補(bǔ)。焊接參數(shù)包括塞的直徑、旋轉(zhuǎn)速度、施加的壓力和塞的位移。采用這種修補(bǔ)工藝還可大大減少修補(bǔ)時(shí)間，降低成本。鋁合金激光焊的難點(diǎn)在于鋁合金對(duì)CO2激光束（波長(zhǎng)為μm）極高的表面初始反射率（超過(guò)90%以上），對(duì)YAG激光束（）反射率接近80%。這些問(wèn)題都有待于進(jìn)行深入的研究工作。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，對(duì)航天產(chǎn)品焊接質(zhì)量和可靠性不斷提出新的要求?！昂附有浴备拍罨卮鹆耸欠衲軐?shí)現(xiàn)焊接的問(wèn)題；90年代，航天焊接工作者提出的“焊接工藝裕度”概念回答了一種焊接工藝是否能達(dá)到焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題［15］。例如：可根據(jù)焊接工藝裕度的評(píng)價(jià)方法對(duì)其保證焊接質(zhì)量的能力進(jìn)行評(píng)定，分為“合格工藝”、“限用工藝”以及“禁用工藝”等。由于目前技術(shù)水平和生產(chǎn)條件的限制，僅依靠焊后對(duì)焊縫的無(wú)損檢測(cè)尚不能完全評(píng)定焊接接頭的全部性能。即使對(duì)于鋁合金焊接時(shí)常見(jiàn)的氣孔缺陷， mm以上氣孔，而對(duì)于對(duì)接頭塑性影響較大的微氣孔尚不能做到充分判定。針對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)定，是近20年焊接結(jié)構(gòu)安全評(píng)定技術(shù)不斷發(fā)展?！昂嫌谑褂谩痹瓌t是針對(duì)“完美無(wú)缺”原則而言的?；谶@一研究，英國(guó)焊接研究所首先提出了“合于使用”的概念。在一些國(guó)家已建立了應(yīng)用于焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和驗(yàn)收的“合于使用”原則的標(biāo)準(zhǔn)。4 結(jié)束語(yǔ)鋁合金是航天產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)材料之一。在美國(guó)和俄羅斯，2219，1201，1420鋁合金都已獲得了廣泛的應(yīng)用，2195鋁合金也已開始應(yīng)用。載人航天和可重復(fù)使用航天器對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的可靠性提出了更高的要求。尤其是鋁合金中厚板和厚板焊接技術(shù)在近幾年將成為航天焊接工作者研究和推廣的熱
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