民機(jī)Invar模具鋼MIG自動(dòng)焊接工藝研究.pdf

1、復(fù)合材料因具有高比強(qiáng)度、優(yōu)良疲勞性能等特點(diǎn)而在航空制造領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，復(fù)合材料構(gòu)件在由高溫成型后恢復(fù)到室溫工況環(huán)境的加工制造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不可控的變形，而該變形能夠通過(guò)采用Invar鋼模具作為其成型模具進(jìn)行有效控制。大型民用客機(jī)復(fù)合材料構(gòu)件成型Invar鋼模具通常采用傳統(tǒng)手工電弧焊接方法進(jìn)行制造，焊接效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定并且對(duì)焊接技術(shù)工人的要求較高。本文采用實(shí)驗(yàn)與仿真相結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究了Invar模具鋼自動(dòng)焊接相關(guān)問(wèn)題，完成

2、了Invar模具鋼焊接性分析、機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃以及Invar鋼試片件自動(dòng)焊接工藝的優(yōu)化。
　　首先，在Invar鋼焊接工藝探索試驗(yàn)的基礎(chǔ)上開(kāi)展了其焊接性分析，并使用能譜分析方法進(jìn)行了Invar鋼焊接氣孔成因分析，結(jié)果表明Invar鋼焊接氣孔主要為CO氣孔，應(yīng)采用惰性氣體保護(hù)焊；此外通過(guò)對(duì)比不同角度坡口焊接變形結(jié)果，發(fā)現(xiàn)60°坡口能兼顧促進(jìn)Invar鋼熔融金屬流動(dòng)與浸潤(rùn)的同時(shí)控制焊接變形。
　　其次，采用正交試驗(yàn)法對(duì)機(jī)器人自

3、動(dòng)焊接過(guò)程中工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了Invar鋼厚板多層多道擺動(dòng)焊接路徑規(guī)劃，完成其填充策略設(shè)計(jì)的同時(shí)建立了焊槍位姿與擺動(dòng)擺幅同焊縫成形的定量關(guān)系，并通過(guò)焊接試驗(yàn)予以驗(yàn)證，此外還發(fā)現(xiàn)Invar鋼機(jī)器人自動(dòng)擺動(dòng)焊接過(guò)程中采用三角形擺動(dòng)并在幅點(diǎn)設(shè)置0.1s停留時(shí)間能夠獲得最佳焊縫成形。
　　最后，建立了Invar鋼焊接過(guò)程數(shù)值模擬有限元模型，建立材料計(jì)算模型的同時(shí)采用熔池形貌與焊接變形校核的方法確定了其熱

4、源模型參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了Invar鋼19.05mm厚板焊接工藝優(yōu)化有限元分析，結(jié)果表明五層十五道的填充方式下Invar鋼試片件焊后具有最小的焊接等效應(yīng)力與焊接變形，同時(shí)在此基礎(chǔ)上綜合采用從兩邊向中間的焊道順序規(guī)劃與交替焊接的焊層順序選擇能降低12.2％的焊接變形，進(jìn)而開(kāi)展了反變形法控制焊接變形的工藝研究，獲得了質(zhì)量良好的焊接試件。
　　本文針對(duì)Invar模具鋼采用實(shí)驗(yàn)研究與仿真分析相結(jié)合的技術(shù)路線，從缺陷控制、焊接路徑規(guī)劃以