对于铝合金焊接结构的振动时效工艺研究

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1、第4期组合机床与自动化加工技术NO．42012年4月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueApr．2012文章编号：1001—2265(2012)04—0084—03基于铝合金焊接结构的振动时效工艺研究边洪录，李茂伟，杨三强(中国空间技术研究院北京卫星制造厂，北京100190)摘要：文章针对载人航天器铝合金焊接结构振动时效工艺参数的选择进行研究，并进行了平板焊接结构振动时效工艺实验，对振动时效效果和工艺参数进行了验证。能够有效指导铝合金

2、焊接件振动时效工艺参数的选择。关键词：振动时效；残余应力；动应力；激振力；激振频率中图分类号：TH122；V46文献标识码：AResearchonVibratingStressReliefBasedonWeldedStructureofAluminumAlloyBIANHong—lu，LIMao—wei，YANGSan—qiang(BeijingSpacecrafis，ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100190，China)Abstract：Theres

3、earchwasbasedontheselectingofVSRparametersforweldedstructureofmannedspacecapsuleandtheVSRexperimentonplateweldedstructurewascarriedoutinthisarticle．Theex—perimentwasperformedtovalidatetheeffectoftheselectedVSRparameters．Theresultshowedthattheresearche

4、dmethodwasgoodfortheVSRparametersselectingofweldedstructureofaluminiumalloy．Keywords：VSR；residualstress；dynamicstress；excitationforce；excitation~equency态为0，两块焊片焊接成一件试件。试件厚度为0引言2mm，外形尺寸为100mm×300mm，焊缝位于试件的振动时效技术主要应用在调整、均化、消除构件的中间，试件材料的力学性能如表1所示。试片利用残余应

5、力，提高构件抗变形能力，稳定构件加工尺寸，压板固定于焊接工装上进行焊接，焊接后将激振器提高焊件疲劳寿命和抗应力腐蚀性能，提高金属材料装夹到焊接工装上振动时效。冲击功／l值等方面。与传统的热时效消除应力技表15A06典型力学性能术相比，具有投资少、耗能低、时间短、应力消除效果显状态^(MPa)f，02(MPa)占lo(％)E(GPa)著、设备局限性小等特点。目前，我国载人航天器密封O3331572070座舱均采用铝合金焊接结构，焊接残余应力的存在，直振动时效系统(图1)由控制器、激振器、传感器、接影

6、响了焊缝性能和舱体的整体应力水平。随着载人橡胶垫、弓形卡兰及限位挡块等组成，振动实验采用航天的发展，长寿命，高可靠，大尺寸的密封座舱成为的激振器型号为LH2010，最大转速10000rpm，提供载人航天器的发展趋势，现有消除应力方式及设备将的最大激振力为20KN。不能满足产品的要求，振动时效技术成为未来载人密封舱结构产品应力控制手段选择之一。本文选取密封座舱常用的铝合金薄壁焊接件进行振动时效实验研究，分析振动时效各项工艺参数及装夹方式的具体选择方法，并通过精度稳定性检测法和残余应力测量法，对振动时

7、效效果和工艺参数进行验证。1试验工件及振动时效系统图1振动平台系统工件材料为防锈铝合金，牌号为5A06，热处理状收稿日期：2011一O8—08作者简介：边洪录(1980一)，男，河北廊坊人，北京卫星制造厂工程师，硕士，研究方向为飞行器金属结构制造，(E—mail)singal—ren@sohu．coin。2012年4月边洪录，等：基于铝合金焊接结构的振动时效工艺研究·85·应的频率作为激振频率。由系统一阶固有频率，2振动时效工艺参数的选择振动时效的激振频率选为138Hz。振动时效过程是一种受迫振动

8、，由于采用机械式激振器，因此该振动时效系统为简谐振动系统，可以通过有限元软件对振动系统仿真模型进行模态分析和谐响应分析，获得振动系统的动应力响应，以指导振动时效工艺参数选择。2．1振动系统仿真模型的建立采用三维实体建模软件完成振动系统的实体模型的创建，使用软件对模型进行有限元模型网格划分，并对各零部件的网格尺寸大小和接触区域网格进行控制，通过对系统进行模态分析可知，振动系统的一阶固有频率为173Hz，一阶振型如图2所示。图3橡胶垫放置位置图2．5激振力的选择本论文采用的激振器为机械