铝合金横向焊接气孔敏感性与控制工艺研究.pdf

《铝合金横向焊接气孔敏感性与控制工艺研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文铝合金横向焊接气孔敏感性与控制工艺研究RESEARCHONPORESENSITIVITYANDCONTROLPROCESSOFALUMINUMALLOYINHORIZONTALWELDING马彦军哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG403学校代码：10213国际图书分类号：621.7密级：公开工学硕士学位论文铝合金横向焊接气孔敏感性与控制工艺研究硕士研究生：马彦军导师：杨春利教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG403U.D.C:621.7Di

2、ssertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONPORESENSITIVITYANDCONTROLPROCESSOFALUMINUMALLOYINHORIZONTALWELDINGCandidate：MaYanjunSupervisor：Prof.YangChunliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsSci.&Eng.DateofDefenc

3、e：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要对于大型铝合金焊接结构的生产制造，如果采用传统卧式装配进行焊接，焊接过程很容易变形，生产效率低，占用场地面积较大，而且装配精度很难保证。目前，航天重载火箭的贮箱采用立式装配进行焊接制造，能够有效地减少焊接结构的变形，保证焊后的精度，但这种工艺存在大量的横向焊缝，容易在焊缝上侧熔合线附近产生气孔缺陷，降低焊接接头的力学性能。本文针对铝合金横向焊接的气孔问题，从材料本身和焊接工艺进行研究，提出一种有效的焊丝处理工艺，指出

4、了焊丝表面氧化膜含量对铝合金焊接气孔敏感性的影响；对比钨极氩弧焊和钨极氦弧焊横向焊缝的气孔率，分析了焊接熔池中气孔形成的机理，并采用数值模拟的方法研究了焊接熔池中的气泡行为。首先，针对铝合金焊接过程所使用的焊丝，研究了焊丝不同表面处理工艺对焊缝气孔率的影响。根据阴极清理作用，提出了一种利用阴极电弧清理铝合金焊丝表面氧化膜的工艺方法，结果表明，阴极电弧清理焊丝可有效地减少焊丝表面的氧化膜，降低焊缝的气孔率，并且焊缝中的气孔率与焊丝表面氧化膜的含量呈正相关关系。对气孔的形成机理进行分析，焊缝中产生气孔需要满足三个条件，即气泡的形核条件、长大条件和逸出条件。相比于平焊，铝合金横向焊接更容易

5、产生焊接气孔缺陷，在氩弧和氦弧焊缝的对比中，钨极氦弧焊采用较小的电流就可以实现相同的焊缝熔透，并且钨极氦弧焊的焊缝中气孔缺陷较少，没有宏观气孔。在保证成形的情况下，采用较大的焊接电流可降低焊缝的气孔率。由于试验方法很难研究熔池中驱动力对气泡行为的影响，故采用数值模拟的方法研究焊接熔池中的气泡行为，并揭示了电磁力对气泡行为的作用机制。气泡在熔池中的受力复杂，其运动并不是简单的直线上浮，而是呈摆动式上浮的。气泡上浮速度与其直径有关，同时，熔池中还存在着气泡的融合与合并。横焊熔池中的气泡受力状态不同于平焊，其上浮过程更容易受到阻碍，氦弧焊横焊熔池中的气泡有较大的横向运动。对熔池中的气泡受力

6、分析发现，电磁力回流方向的流动可促进气泡的逸出，并且熔池中的电磁力越大，气泡的上浮速度也越快，其横向运动趋势也越大。关键词：横向焊接；气孔敏感性；焊丝清理；钨极氦弧焊；气泡行为-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractForthemanufactureoflarge-scalealuminumalloyweldingstructures,ifthetraditionalmethodisadopted,theweldingprocesshavethecharacteristicsofeasilydeformed,thelowefficiency,andthelargespac

7、eoccupied,theaccuracyisdifficulttoguarantee.Thetankoftheaerospaceheavy-loadrocketismanufacturedbytheverticalassemblywelding,whichcaneffectivelyreducethedeformationofthestructureandensuretheaccuracyofwelding,butthereisalargenumbero