隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓裝置的研制與其控制焊接變形的工藝研究.pdf

1、本文提出了隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓控制焊接變形、防止熱裂紋的新方法。通過旋轉(zhuǎn)擠壓桿對焊接接頭的不同部位施加一定的同步旋轉(zhuǎn)擠壓作用，控制焊縫區(qū)的應變場和塑性流變場的分布，從而有效的防止了焊接熱裂紋，也將接頭的焊后變形控制在較低的水平，強化了接頭的薄弱環(huán)節(jié)。應用這種方法，實現(xiàn)了高強鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)小變形無熱裂焊接。
　　本文選取空氣壓縮機作為壓力動力源，電動機作為旋轉(zhuǎn)動力源，并根據(jù)防裂和控制焊接變形的要求，對隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓裝置的結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，研制出

2、了適用于平直焊縫的整體式隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓機構(gòu)。
　　對旋轉(zhuǎn)擠壓桿作用下焊縫金屬的塑性流變行為和應變場的變化進行了有限元分析，深入揭示了這種方法的作用機理：離焊槍近的旋轉(zhuǎn)擠壓桿迫使焊縫金屬由焊趾處向焊縫中心流動，對處于脆性溫度區(qū)間的焊縫金屬施加一個橫向擠壓應力，減小甚至抵消了致裂的拉伸應變，防止了焊接熱裂紋的產(chǎn)生；后旋轉(zhuǎn)擠壓桿將焊縫金屬向焊縫兩側(cè)排擠，從而將焊縫金屬的縱、橫向壓縮塑性應變和前旋轉(zhuǎn)擠壓桿對焊縫區(qū)額外施加的橫向擠壓應變都充分

3、碾展，從而減小了工件焊后的殘余變形。
　　隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓對焊縫的表面形貌有很大的影響。常規(guī)焊縫表面比較粗糙，焊縫和焊趾部位過渡比較尖銳，應力集中程度較大；而隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓的焊道表面平整光滑，非常美觀，焊趾部位過渡的也很平滑。
　　金相組織對比觀察表明，隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓能夠使晶粒細化，并且減少了氣孔等焊接缺陷。選取熱裂敏感性高的LY12鋁合金試件，研究了隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓方法對焊接熱裂紋率的影響規(guī)律。試驗結(jié)果表明，汽缸靜壓力P和桿槍距LC對

4、試件的熱裂紋率影響很大。常規(guī)焊接試件的熱裂紋率高達37.1％，在合適的參數(shù)規(guī)范下，隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓的焊縫中沒有熱裂紋。
　　采用135mm×75mm×2mm的LY12鋁合金試件，進行了平直焊縫焊接試驗。調(diào)整氣缸靜壓力的試驗證明，隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓之后試件的最大縱向撓曲變形量由常規(guī)焊時的4.1mm下降至0.12mm，下降幅度達97.07%左右；調(diào)整桿槍距的試驗證明，隨焊旋轉(zhuǎn)擠壓之后試件的最大縱向撓曲變形量由常規(guī)焊時的1.28mm下降至0.16