铝合金高速氦弧焊工艺研究studyonhighspeedweldingofaluminumwithheliumarcwe
目 录
第一章 绪论 1
1.1 实验目的及意义 1
1.2 铝合金高速氦弧焊的难点分析 2
1.2.1 铝合金导热系数大 2
1.2.2 气孔问题 2
1.2.3 铝合金焊接变形剧烈 3
1.3 铝合金TIG焊的研究现状 3
1.3.1 氩弧焊研究现状 3
1.3.2 氦弧焊研究现状 5
1.4 铝合金其他焊接方法的研究现状 6
1.5 试验目的 9
第二章 试验材料、设备及方法 11
2.1 试验材料 11
2.1.1 试验材料成分、性能 11
2.1.2 试验接头的形式 11
2.2 焊接设备 11
2.3 试验焊接方法 13
2.4 设备简介 13
2.5 测试分析 14
第三章 氦气保护的铝合金高速TIG焊接研究
*景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072#
15
3.1 铝合金高速氦弧焊的理论依据 15
3.1.1 氦弧焊接热输入与氩弧焊接热输入比较 15
3.1.2 氦弧与氩弧的电弧形态比较 16
3.1.3 氦弧与氩弧的加热区域不同 17
3.1.4 氦弧具有清理母材表面氧化膜的作用 17
3.2 不同焊接工艺参数对焊接外形的影响 18
3.2.1 焊接电流对焊缝外形的影响 19
3.2.2 焊接速度对焊缝外形的影响 23
3.2.3 钨针外形对焊缝成型的影响 25
3.3 高速氦弧焊的经济性分析 28
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1 实验目的及意义
相比于传统的铆接来说，焊接的优点比较突出。比如，焊接接头密封性比较好：由于焊缝是一条由填充金属及母材组成的，并且焊缝金属达到了原子间的结合，因此其水密性，气密性均优于其他方法；焊接结构的设计灵活性比较大，可以体现在焊接接头形式多样有对接，搭接，T型接头等；焊接接头可以大大减轻结构件的重量。相比于铆接来说说，焊接接头免去了连接处出现铆钉等，可以大大减轻焊接结构的重量，这一优点在航空航天领域的应用尤其突出；最后，焊接接头强度高，而铆接或者螺栓连接的结构，由于要在木材上打眼钻孔，因此减少了受力的截面面积，容易引起应力集中，从而使构件的强度大大降低。
近年来，由于轻质结构金属质量轻，可以减少汽车、飞机等运输工具的重量，从而节省能源，提高能源的使用效率，因此被广泛用于运输工具之中[13]。 铝合金作为轻质结构金属更是得到了广泛的应用。从上世纪开始，铝合金就成为了运输部门应用极为广泛的金属。这种金属的回收能力已经与钢铁相当。同时，与钢铁相比，铝合金具有优异的机械性能如高比强度，良好的耐冲击性，良好的铸造、成型和回收技术，以及优异的腐蚀性能。并且，科学家们还在不断地对这种金属进行研究和试验，因此这种金属成为了工业领域中不可或缺的选择[45]。同传统的钢铁结构一样，铝及其合金结构的建筑等也可以使用焊接方法进行连接，但是由于铝及其合金的导热系数比较大，热量的利用效率低。相比于钢铁来说，熔化相同质量的铝合金需要吸收更多的热量。因此，在焊接领域，铝合金的焊接难度要比钢铁大。主要表现在，常规的焊接方法很难焊接厚度比较大的铝板，并且焊接速度也比较慢，生产效率低。因此大大影响了铝合金在工业领域的应用。
使用TIG焊焊接铝合金薄板时的速度仅为每分钟十几公分或二十几公分，焊接效率十分低，劳动力消费高，生产成本高。因此，如何能够提高铝合金TIG焊接的速度已经引起了很多研究人员的兴趣。这不仅会节省大量的能源、人力、物力消耗，还可以促进人们对于铝合金焊接研究的深入。
1.2 铝合金高速氦弧焊的难点分析
作为性能优良、用途广泛的轻质金属，铝及其合金的焊接技术问题一直受到国内外研究者的关注。铝合金的焊接难点主要有以下几点：
1.2.1 铝合金导热系数大
铝合金的导热系数比较大（参见表11），是钢的导热系数的45倍。因此，在同样的热输入的条件下，钢的焊接速度更快，熔深更深 ，而焊接铝合金时必须增加热输入，这就需要放慢焊接速度，以得到良好的焊缝成形。
表11 部分铝合金的线膨胀系数及热导率
铝合金牌号
平均热膨胀系数/（20160℃）/(106/℃)
热导率（25℃）W/m℃
1060
23.6
234
1350
23.75
234
2011
22.9
151
2117
23.75
154
3004
23.9
163
4043
22.1
163
5083
23.75
117
6066
原文链接：http://www.jxszl.com/hxycl/jscl/78993.html
