铝合金不仅具有高比强度,模量,断裂韧性,疲劳强度和耐腐蚀性,而且具有良好的形式和良好的焊接过程中,作为最广泛的航空航天工业中,对非铁金属类的结构之一。
例如,铝运载火箭和航天器的各种材料的核心结构。 U. S.阿波罗指令舱,登月舱,氢燃料,航天飞机机组人员的坦克,还使用铝合金作为建筑材料。中国还开发为主要结构材料的大型运载火箭选择铝广泛。
铝焊接材料的开发和应用航天技术的发展是紧密相连的这篇文章,在航空航天工业,铝焊接技术的发展和几个非常有前途的铝焊接技术实施简单介绍一下。
2铝合金焊接技术
2,1 LD10CS铝合金焊接回顾
早期的远程导弹和火箭燃料箱的施工材料的一些主要用于铝镁合金,特别是退火和半硬化状态LF3,LF6不锈钢铝,最常见的应用。这两个具有优良的性能铝焊接[1]。
随着航天技术的发展,推出无锈铝,过渡到利用热能加强高强度铝合金汽车油箱结构材料,热加工延伸。在大型火箭和应用程序的各种固体导弹成功LD10CS合金。由于其超低温更好,使液态氢和应用上也获得液态氧燃料箱的三个孩子。
应该指出的是,低层次的LD10合金焊接,焊接的焊接大过程热裂纹的倾向也更加敏感,各种因素的影响,焊接接头低断裂韧性,尤其是当有焊接焊接缺陷,液压强度试验件往往低压试验爆炸。
在LD10合金在焊接领域的发展20世纪70年xx始推进剂坦克面临巨大的挑战。在“三结合”的过程中(正基盖,背面的净密封焊接)焊接接头性能满足设计要求“的三个焊接双方”发明研究。在LD10获得焊接总结出:如果按不低于3%,焊接接头的伸长区,焊接接头的韧性满足要求。在接下来的几年,是“不低于3%伸长率”作为认可的重要指标。
几十年来,最氩弧焊(TIG),包括手动和自动氩弧焊焊接。融合的一部分,以减少焊接残余应力和焊接结构变形,通常在焊接选择过程中,尽量减少热量。专门为热处理强化铝合金,焊接过程中的热量作为部分地区存在的HAZ软化,塑料较好,强度较低。焊接接头强度系数为0.5至0.7。
为什么LD10CS罐焊接过程中,使用三种双方?理论分析和实践结果表明,如果使用这种焊接方法,它会导致差的塑料,易焊接LD10CS铝合金焊接焊缝裂纹的后腿。三焊接,焊接和清洗,以xx这些裂缝两侧。而由于大量的热量,热影响区,以不同程度的退火或随着时间的推移,硬度降低,塑性增加,焊缝拉伸试样断裂的焊接区位置软化。在这种结构中,在复杂应力状态的焊接接头,以软化和塑性区的融合区缺乏塑性应变。但坦克缝焊,低压力仍然偶尔发生爆裂。
在限制的特殊焊接的自动焊接和焊接新技术(如真空电子束焊,焊接变极性等离子等)的应用需求双方。这是因为焊接比高能束真空电子束焊接热输入大,考虑到焊接接头,以适应带宽的结构,它是难以适用的焊接技术,焊接技术的应用范围较为集中的热量。
当焊接,铝焊接缝在整体通风的缺陷。氢是焊接时产生的铝及其合金的主要细胞。在基本金属,电线和基本金属氧化膜和吸附大气中的水分氢含量,水孔焊接电弧氢的重要来源。航天工人焊接和不懈努力,以确保航天研究和焊接产品交付和发射成功。然而,由于诸多因素,在坦克的生产条件,仍有个别公差的孔。
在焊接材料,焊接和特殊板氢基小于2 × 10-7国外金属含量。而在铝合金板的制造过程中的内部条件是不需要的氢含量。
2.2铝及铝锂合金2219焊接回顾
2219铝合金焊接性能高的特点,是良好的,从-253到+200℃℃具有良好的机械性能,焊接应力腐蚀开裂的焊接热低延展性和低粘度的温度敏感性。燃料在美国坦克为主要建筑材料,美国的能力,№土星ⅤⅠ坦克的水平是在铝合金2219的基础上确定。前苏联的暴风雪号航天飞机和能源公司在1201多大用处的合金(相当于2219)。
在S147内部发展类似于铝及铝合金2219,较低的倾向,产生焊接裂纹,但气孔敏感性创建强,特别是在焊接区,密集的微孔隙,从而影响了焊接接头的主要缺点表现。
随着空间技术的发展,铝和重量要求较高的强度,铝锂合金已在近十年的迅速发展。因为每1%里,除了可以减少3%的铝的质量,弹性模量增加了6%,比9%,其中飞机铝合金2024和7075的广泛使用这种合金产品增加了弹性模量相比,具有{zg}密度为7%高达11%,弹性模量增加了12%至18%。前苏联,被广泛使用的铝合金1420杜拉(固体铝),D16(2024)合金相比%的密度降低到12,弹性模量增加6%至8%,良好的耐腐蚀,疲劳裂纹扩展速率低,强度,屈服强度和延伸率是相似的,良好的可焊性[2]。
前苏联航空材料研究所(VIAM)一德兰德,谁在本发明的铝锂合金镁长1420系列20世纪60年代就熔焊,进行。 70年的研究合金焊接产生的结果,他们认为这一熔焊,我们可以使用AMG6,AMg6T和1557线焊接强度比0.7以上。焊前,焊后热处理焊接接头的xx有较大的影响力比淬火淬火人工时效焊接强度和焊接的强度低78.5兆帕条件下,焊后硬化和人工老化,可以使焊接接头的强度系数0 9 1.0 1980 1420合金是在米格- 29超音速战斗机用于制造焊接底盘,油箱,座舱,这显著减少了24%的飞机重量。到目前为止,1420合金已用于超过30年的成功,被广泛应用于军事,民用飞机和导弹使用[3]。
20世纪80年代俄罗斯研制的高强度,高模量1460(铝铜李)合金,这对于元素钪更广泛地实施合金,使粮食和亚晶结构的变化,拉伸强度30〜50兆帕提高,焊接性能显著提高。 1460和1420合金熔焊过程基本上是一样的,也许在1201(铝锰铜)合金焊丝,焊丝可以被添加到钪(SC)的元素。在各种成分的比较测试中,我们推荐CB - 1207或CB - 1217线使用,导线元素是基于AL铜补充铜,钪,锆,钛等人,在未来的具体内容是理解的。该电缆的使用将显著减少焊接热裂纹的TIG焊接接头强度为250兆帕的敏感性,焊接超过0.5的功率因数,焊后热处理焊接强度,硬度增加。 [4-8]此线可以保证没有裂缝和接缝细晶结构,焊接设备和合理的选择提供给无孔焊接接头的焊接做准备。
美国发现号航天飞机的外部,有2195罐(铝铜李镁)高强度铝锂合金,它是用来取代2219合金原来的25至40年。新型坦克的设计SLWT(超轻重量箱的超轻型坦克),坦克的重量比原来的5%或3 405公斤的LH2坦克重达1907公斤,液氧罐称重736公斤,一间341千克xx段中,另一重422千克。每个质量可提高到减少1公斤1公斤的有效载荷,这就增加了3405千克有效载荷。对120 U. S. SLWT总产量,整个计划的太空任务完成[9-10]。
2195 - T8采用4043铝合金油箱焊接,变极性等离子焊接(PPA)的焊接。 PPA具有较高的电弧温度,高压电弧和更有针对性的热量。 PPA焊接铝锂合金2195 - T8是保护背部缝,铝锂合金中最繁忙的李元素,如在后面,以保护贫困和弱势氧化焊接,键。马歇尔飞行中心已经开发出一种长229毫米,宽25.4毫米,152毫米的不锈钢“跟踪”,“保护盒”带着走焊枪,焊接低于0.5%的氧区。此外,一个51毫米,229毫米长的不锈钢管安装在工件的背面与焊枪运动,直径的发展可以有效地保护了焊缝的背面。如果这两个在同一时间保护装置,效果更好。
3一些非常有前途的技术
3.1变极性等离子焊接(PPA)
1978年,美宇航局马歇尔太空飞行中心美宇航局决定变极性等离子焊接,氩弧焊过程的一部分,以取代航天飞机的外部燃料箱的焊缝。航天飞机为2219铝合金材料的外部燃料箱,一6400米焊缝,100%X射线检查总,没有发现任何内部缺陷,焊缝质量大为改善与TIG焊相比层。
变极性等离子焊接技术焊接铝,铝焊接厚的通道至25.4毫米。这个过程是由焊接工艺特点,焊接在中心池的渗透孔,并常用于堆焊实际生产中,焊接有助于建立一个积极的形式,它有助于避免氢浴,以减少孔隙缺陷。所谓的“零缺陷焊接”。
“八五”期间,外国公司在变极性等离子焊接对LF6进行的系统的推出,LD10铝合金板(厚度3毫米,6毫米,10毫米),以测试焊接工艺[11]。
“九五”时期,哈尔滨工业大学联合开展的变极性等离子焊接技术的研究,交替极性等离子焊接设备的原型开发,并进行了LF6和LD10铝合金板(厚度3毫米,5毫米,12毫米),焊接测试已经完成与纵缝和环缝焊罐弧焊和填充周长打孔,焊接端到端通过对液压元件焊接压力测试模拟仿真解决方案的问题火山口,一个变极性等离子焊接工程技术前进了一大步。
自2219铝合金和铝锂合金2195焊接厚度在未来制造一个大水箱,变极性等离子焊接技术的应用具有广阔的应用前景。
3.2局部真空电子束焊接
由于真空电子束焊接过程中应放置在焊接件的焊接真空环境中,这样就可以得到高质量的焊缝。同时,高能量密度焊接缩小比例,减少焊接应力和应变,尤其是在国防工业的工业区电子束得到广泛应用。
但是,如坦克和其他运载工具,大型部件如果真空电子束焊,真空室必须要多,达几百立方米,电子束焊接设备的成本较高。为了解决这个问题,开始对外国局部真空电子束焊接设备的开发与应用,全焊件不应该被放置在一个真空室,真空焊接,但在建立一个当地的环境,从而完成焊接。
前苏联将是一个局部真空电子束焊接技术是不同种类和推进剂贮箱壳体焊接中的壳纵缝大小使用,周长对焊法兰环,七类焊接(垂直缝,对接环缝,周长法兰)的本地进程的真空电子束焊。 20世纪90年代初直径Φ2.5xx环缝焊接,能源反坦克导弹采用纵缝局部真空电子束焊接过程中,为42毫米,局部不透气的磁流体,密封橡胶密封圈技术壁厚。
在国家“九五”期间,与中国电机工程科学院合作开发的{dy}个国家站环形法兰局部真空电子束焊接机(专利№:ZL002631776.6)[12]。在电子枪和动态打印的真空室,钢坯上下之间的密封结构的静态真空室结构。火炬可以实现的时候,极运动。径向电子枪动作的步进电机驱动器,传感器检测到运动区,交流伺服电机驱动器,角位移传感器的光学探测器的旋转方向。中对系统的轨迹电子焊接用于实施培训。随着两个电脑控制,可编程序控制器的帮助(PLC)控制焊接参数,实现了灵活的焊接,焊接100〜300毫米直径法兰连接环。部分真空真空室的5 × 10 - 3Pa,比国外同类产品水平。
在接下来的2219年2195铝锂合金铝航天器壁的结构,特别是焊接残余应力和较高的环焊缝法兰,局部真空电子束焊接技术,提高了焊接质量是极其重要的菌株。
3.3气体脉冲TIG和MIG焊
在航空航天工业,铝TIG和MIG焊使用的增多,以保护使用氩气和氦气,氩气是应用较多。
TIG焊接,有交流和直流TIG焊接两个过程,氦。氦气(He)和氩气(Ar)相比,{zd1}电离能量高和设置在其他情况下,同样的电弧电压越高。因此,高温氦弧焊,焊接,热处理能力,还具有更高的能量密度越大,穿透深度相比,焊接,焊接缺陷,特别是比焊接少的孔隙率。
据直流收到的信息是不是AC TIG氦焊接去除氧化物阴极雾化效果,对氧化膜破坏对弧长的大小而定,因此DC是由氦气短弧焊接连接,去除膜的氧化www.zshansheng.com
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