焊后热处理对AA2219铝合金变极性TIG焊接头性能的影响(英文)

采用变极性TIG焊接方法制备AA2219铝合金焊接接头,研究焊后热处理对接头的拉伸、微观组织和疲劳性能的影响。变极性TIG焊具有在保证阴极清理作用的前提下最大限度地降低对钨极的烧损的优点。焊接试样分为原始焊态试样和热处理态试样两种。热处理方案采用固溶处理(535°C,30 min)、水冷淬火和人工时效(175°C,12 h)。结果表明,焊后热处理能够显著地提高原始焊态试样的力学性能(屈服强度提高42.6%,抗拉强度提高43.1%),改善微观组织以及提高抗疲劳性能(疲劳强度提高18.4%)。

薄板对接超声疲劳试样设计方法及其误差分析

采用解析法得到了含中部等截面段狗骨形薄板超声疲劳试样谐振长度的计算公式,并得出沿谐振长度方向的位移及应力幅分布函数.为了验证上述计算方法用于薄板对接超声疲劳试样设计的精确度,对考虑与不考虑焊缝余高时的薄板试样与薄板对接试样分别建立有限元模型并进行模态分析.结果表明,采用上述计算方法进行薄板超声疲劳试样设计的频率误差小于1%,且对比得出由于焊缝余高的存在使得其频率误差增大约1.7%.另外,采用上述方法设计了低合金钢Q345薄板对接超声疲劳试样,通过超声疲劳试验进一步验证了上述方法的精确度.

2219厚板铝合金钨极和熔化极惰性气体保护焊焊接接头组织与性能对比

对15 mm厚2219-C10S铝合金分别进行钨极惰性气体保护焊(TIG)、熔化极惰性气体保护焊(MIG)对接试验,对接头焊缝成形、内部质量、组织形貌及力学拉伸性能进行对比分析。结果表明,TIG焊缝表面光洁,鱼鳞纹美观,焊缝内部近无缺陷;MIG焊缝飞溅较多,焊缝表面较为粗糙,焊缝内部存在少数单个小气孔。TIG焊缝晶粒尺寸较为细小,分布均匀;MIG焊盖面的焊缝组织晶粒则比较粗大,分布不均,热影响区比TIG焊接头的晶粒更为粗大。两种接头的熔合区组织不均匀,晶粒大小不一。常温拉伸试验中,两种接头均沿熔合区断裂,TIG焊接头强度和塑性要优于MIG接头。

2219厚板铝合金VPTIG焊接接头组织及性能

针对15 mm厚板2219铝合金板材对接,提出了一种适合于大厚度铝合金的VPTIG焊接工艺方法,该方法通过设计新型坡口形式,优选“打底+盖面1+盖面2”的焊接工艺,实现单面焊双面成形。试验结果表明,焊缝成形良好,焊缝质量达到一级焊缝水平;焊缝中心组织为均匀等轴树枝晶,盖面焊缝比打底焊缝晶粒更加细小密集,熔合区中组织晶粒大小不一,其中在熔化边界存在一个狭小的非枝晶等轴区,热影响区晶粒则发生了明显的长大;接头常温抗拉强度能达到母材的60%,断后伸长率大于4%,断裂路径均沿打底焊缝和盖面焊缝熔合区,与熔合区组织不均匀、溶质偏析造成熔合区性能薄弱有关。

摆动焊接对异种热处理状态2219铝合金焊接接头性能的影响

针对2219异种热处理状态C10S+CYS铝合金进行钨极氩弧焊接试验,对比研究了常规焊接与摆动焊接接头的力学性能、微观组织、硬度分布等。分析结果表明,相较常规接头,采用摆动焊接工艺的接头其力学性能有所提高,同时接头中下部PMZ、OAZ的硬度有所下降,宽度范围有所增加。应变分布结果表明,断裂前常规接头最大应变沿对角线分布,而摆动接头呈近似W型分布;对微观组织及断口观察可知,摆动接头CYS侧的PMZ、OAZ中连续第二相的数量及尺寸有所降低,接头呈韧性为主的混合型断裂特征。

焊接热输入对2219薄板铝合金焊接接头性能的影响

针对2219薄板铝合金,采用不同焊接热输入的TIG焊开展了对比试验,分析了焊接接头的力学性能、组织形貌和断裂特征。研究结果表明,单道焊比双道焊的接头抗拉强度的平均值提高了19.6%,断后伸长率基本相同;双道焊的接头在熔合线附近,焊缝区形成柱状枝晶,组织大小不一、形状不规则,热影响区晶粒粗化,几何形态变化,组织形态不均匀,接头在焊接温度升高时,晶粒粗化,强度降低,断口呈现了沿晶界撕裂扩展的痕迹,局部呈“河流花样”特征;单道焊的接头在熔合线附近,焊缝区等轴晶分布较多,组织均匀一致,晶粒细小,接头在经历了加热、快速冷却、常温放置后,强化相溶于固溶体,Cu原子扩散、聚集,产生点阵畸变,晶粒得到细化,强度升高,断口呈现了典型的塑形断裂痕迹,韧窝形态明显。

火箭贮箱筒段搅拌摩擦焊缝圆度影响因素研究

2219铝合金被广泛应用于新一代运载火箭贮箱结构,搅拌摩擦焊接技术因焊接性能好等优点被广泛应用于贮箱焊接。然而贮箱完成焊接后,筒段搅拌摩擦焊缝处圆度时常不理想,绝热层因此发生局部开裂现象,不满足低温绝热要求,甚至导致火箭发射失利,因此开展新一代运载火箭贮箱筒段搅拌摩擦焊缝圆度分析与研究。通过开展贮箱焊接、充压等试验以分析贮箱筒段圆度的影响因素,开展绝热试验以分析筒段圆度对绝热层的影响,同时利用有限元分析(FEA)软件ABAQUS模拟2219铝合金材料筒段充压过程分析不同筒段圆度下的最大变形量。结果表明:贮箱筒段壁板焊前自身圆度及搅拌摩擦焊接工艺特点综合导致贮箱完成焊接后筒段搅拌摩擦焊缝处圆度不理想,贮箱在总装及测试阶段经过反复充压,圆度超差较大,位置变形量较大,致使随之变形的绝热层超过自身伸长率而发生局部开裂现象。

液体运载火箭贮箱消漩防塌装置流场仿真研究

液体运载火箭贮箱出流末期,由于液体晃动、旋转或液面塌陷,出流口会产生夹气现象,严重影响发动机正常工作。对这一现象进行了流场仿真分析,研究发现,防塌圆盘高度越低,贮箱内推进剂液体剩余量越少,流阻越大;圆盘直径越大,发生塌陷夹气的时间越晚,圆盘直径对出流流阻的影响较小;当有漩涡和晃动时,液面塌陷会提前发生,但消漩防塌装置仍能有效推迟夹气现象的发生。研究可以为消漩防塌装置的设计提供参考。