2A14鋁合金VPPA橫焊工藝及熔池行為研究.pdf

1、鋁合金具有質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕性強等特點,在航空、船舶、航天等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。重型運載火箭需要研制新的大動力推進系統(tǒng),導(dǎo)致火箭貯料箱具有直徑及長度大的特點,可能會采用立式裝配焊接,立式裝配焊接的提出帶來了中厚板鋁合金橫向焊接。穿孔型變極性等離子焊接能量密度高、電弧力強,能實現(xiàn)單面焊雙面成形,成為鋁合金焊接的首選焊接方法之一。然而變極性等離子橫向焊接的研究很少,對橫焊焊接工藝性能及穩(wěn)定性還不清楚。本文主要研究中厚板鋁合金變極性等離子橫

2、焊工藝及焊接缺陷,并對熔池行為進行分析。
　　對不同厚度鋁合金板的焊接成形進行研究。6mm厚鋁合金板橫焊成形及穩(wěn)定性較好,但正反面焊縫存在嚴(yán)重焊接缺陷。較大的焊接熱輸入量有利于背面焊縫的成形,較小焊接熱輸入有利于消除正面焊縫下淌缺陷。通過調(diào)節(jié)焊接速度、焊接電流、離子氣流量,8mm厚鋁合金板很難成形,因此,單純采用焊接參數(shù)調(diào)節(jié)很難獲得成形較好焊縫。
　　為揭示橫焊縫成形困難的原因,通過數(shù)值模擬的手段來研究橫焊熔池的特點。采用F

3、LUENT數(shù)值模擬研究熔池內(nèi)部金屬的流動,立焊時熔池兩側(cè)金屬流動具有對稱性,而橫焊中在重力的影響下上下坡口金屬流動有差異,更多的金屬流向下端,隨著焊接熱輸入的增加,熔池尺寸增加,不對稱性流動更明顯。因此,橫焊中可以通過減小焊接熱輸入減小熔池體積,從而使得焊接熔池受重力影響小。
　　通過傳統(tǒng)橫焊控制措施對穿孔型變極性等離子橫焊熔池進行控制,發(fā)現(xiàn)效果不明顯,部分措施雖能解決不成形問題,但焊縫成形質(zhì)量很差。但是穿孔型等離子橫焊與非穿孔橫

4、焊不同,減小熱輸入量不能解決焊縫不成形問題。對立焊及橫焊熔池進行受力分析,立焊中重力促使熔化金屬向下流動,與焊縫成形所需流動一致。而橫焊中主要是表面張力克服重力作用阻止金屬脫離焊縫。受力狀態(tài)的改變使得穿孔型等離子橫焊成形困難。通過穿孔熔池受力分析,得出小孔尺寸較小、孔側(cè)壁較平緩的情況下,穿孔熔池越容易穩(wěn)定存在。因此,改變電弧壓力,獲得成形良好焊縫,在等離子橫焊最大厚度上實現(xiàn)突破。
　　橫焊與立焊微觀組織類似,但橫焊縫上下側(cè)有差異。