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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)力，減小甚至抵消了致裂的拉伸應(yīng)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(yīng)變和前旋轉(zhuǎn)擠壓桿對焊縫區(qū)額外施加的橫向擠壓應(yīng)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(yīng)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(xì)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