铝合金构件焊接变形与焊接工艺论文.docx

铝合金构件焊接变形与焊接工艺论文1铝合金构件焊接变形与控制1.1焊接变形原因焊接的热过程是导致残余应力和塑性应变的根源。在焊接过程中焊接热过程对焊接质量和焊接效率的影响主要来自以下几个方面的深层次原因:(1)在焊接件上熔池的形状和尺寸直接影响焊接质量而熔池大小与尺寸作用到焊接件上的热量分布和大小息息相关;(2)焊接的热过程包含加热和冷却两个过程这两个过程中的加热和冷却参数会直接影响熔池的相变过程对金属的凝固产生重要的影响对热影响区的金属组织产生一定的破坏;(3)焊接中的热过程直接决定热量的输入过程和热量的传递效率这直接导致焊接的母材的熔化速度;(4)焊接的热过程如果不均匀会对金属构件各部分产生不同的热响应导致出现不同的应力产生应力形变。从以上理论探讨我们可知在金属构件焊接过程中出现变形主要是由于焊接热源是处于局部加热使得铝合金构件上的热量分布存在差异在构件与母材之间的焊缝区域附近热量吸收的较多引起周围铝合金材料和母材都出现一定程度的受热膨胀而远离焊缝区域的铝合金材料和母材材料由于吸收到的热量相对较少发生的体积膨胀相对较小甚至不发生体积膨胀使得焊缝区域的体积膨胀过程受到一定的抑制导致焊接过程中焊接构件和母材之间出现瞬间的热变形但是当铝合金构件在焊接过程中产生的内应力超过了自身材料的弹性极限后会出现一定的塑性应变当焊接过程结束之后焊接件又逐步冷却而产生残余变形。1.2焊接变形分类从机械领域考虑整个焊接过程可以将焊接过程中出现的变形分为瞬间变形和残余变形。其中焊接过程瞬间热变形分为三种依次是面内位移、面外位移和相变组织形变。焊后残余变形分为面内变形和面外变形两大类面内变形又分为焊缝纵向收缩、焊缝横向收缩、回转变形;面外变形又分为角变形、弯曲变形、扭曲变形。1.3铝合金的焊接性能分析熟悉化学原理的人都清楚各种铝合金的化学成分并不一致导致不同铝合金的物理性能和化学性能存在一定的差异但是由相关研究试验并结合以上的焊接热理论和焊接应力应变理论分析可知铝合金的焊接性能主要与铝合金中的含铝量和含镁量有关。随着含镁量的增高铝合金强度增高焊接性能改善;但是当含镁量超过7%的极限值之后铝合金容易出现应力集中降低焊接性能。但是铝合金与其他金属相比由于在空气中或者是进行焊接时比较容易与氧反应被氧化生产的氧化铝薄膜由于熔点高在焊接时会阻碍焊接过程;焊接过程中在接头内容以出现一些焊接缺陷因此在焊接前需要进行表面处理后尽快进行焊接。此外由于铝合金的其他物理化学性能如热导率、比热等比钢大在焊接时容易造成较多的焊接热量的流失因此在焊接时需要采用高度集中的热源进行焊接才能有效提升焊接质量降低应力形变的出现。1.4铝合金构件焊接变形控制措施从上述对铝合金构件焊接性能和焊接热过程的分析对于铝合金构件在焊接过程中出现的瞬间变形和焊接结束后出现的残余变形需要采取一定的控制措施减少变形甚至是消除变形促进铝合金构件在装备整体结构中发挥应用的作用。在铝合金构件设计阶段结合整体装备做好其结构设计并采取优质的焊接技术能够显著减小焊接变形量。为此我们可以从两个阶段进行铝合金焊接变形量的控制。一个阶段是设计阶段另一个是制造阶段。在设计阶段主要遵循如下几个原则即可实现在设计过程做好对铝合金焊接变形的有效控制:首先是要对焊接的工艺进行有效的设计与选择一般在这个过程中遵循的原则就是尽量选择那些实践反馈效果好应用成熟的焊接工艺;其次对于焊接过程中铝合金构件和主体装备结构之间焊接缝隙的尺寸、形状、布局以及位置都应进行有效的设计尽量通过好的焊缝设计铝合金构件在主体结构上的位置控制好焊缝的布局和位置然后减少焊缝的数量选择最优的焊缝尺寸实现对焊接结束之后可能出现的残余形变;最后在设计过程中需要做好一系列的仿真实验和小比例模型的模拟实验在实验检验的基础之上确定最终的设计方案以便正确指导铝合金的焊接减小甚至防止铝合金构件的焊接变形。在制造阶段对铝合金构件焊接变形的控制主要是指焊接准备过程、焊接过程和焊接结束之后的过程中进行控制。首先在焊接准备过程中需要对焊接工艺设计到的参数进行详细的熟记并对相关的理论知识做到熟记于心。另外在焊接准备过程中需要预先对焊接构件进行一定的拉伸然后再采取刚性固定措施进行组装拼接做好这些准备工作是控制变形的前提;其次在焊接过程中除了要严格按照设计的焊接工艺进行焊接之外还应按照优秀的焊接工艺实现对瞬时变形的控制例如采取那些能量密度高的热源对焊接过程中的焊接受热面积进行技术控制;最后在焊接结束之后应加强对铝合金构件焊接水平的检测一旦发现存在着残余变形及时采取加热矫正或者是利用机械外力作用进行矫正达到对变形量的减小。2铝合金构件焊接工艺优化对于铝合金构件在焊接过