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航天铝合金焊丝现状和展望

作者:理?来源Q本?览敎ͼ571 发布旉Q?014/6/27 17:35:49


航天铝合金焊丝现状和展望

      铝合金具有比强度较高、制造工艺性好、成本低的特点,是航天品的首选结构材料。运载火贮、卫星贮、战术导弹壳体等采用铝合金焊接而成。铝合金焊丝是铝合金焊接所必需的填充材料,是决定焊~质量的因素之一Q在航天铝合金焊接生产中占有重要C。不同的铝合金需要有不同的配用焊丝,我国航天常用铝合金及光用焊丝的对应关系见表。主要的航天铝合金焊丝有BJ-380pd?B06焊丝Q用于运载火贮、卫星贮、战术导弹壳体的焊接生?/span>

? 我国航天常用铝合金及光用焊丝对应关p?/span>


      本文对BJ-380pd?B06焊丝的现状进行ȝQƈ对航天铝合金焊丝发展方向q行展望?/span>BJ-380pd焊丝由BJ-380、BJ-380A、BJ-380Bl成。BJ-380焊丝是由航天材料及工艺研I所和北京有色所?0q代针对2A14铝合金研制的Q所焊接头具有良好的常温、低温性能Q基本解决了2A14合金的焊接难题。但BJ-380焊丝所焊焊~存在“存放裂U”问题,80q代p天材料及工艺研究所和北京有色所合作研发了抗裂性更好、能解决“存放裂U”的BJ-380A焊丝Q但BJ-380A焊丝的低温性能较差Q无法用于低温贮q接生产,为此Q仍采用BJ-380焊丝焊接低温贮箱Q采用BJ-380A焊丝焊接常温贮箱。在地面讑֤厚板2A14合金MIG焊接生中,BJ-380、BJ-380A焊丝均发现焊接裂U,航天材料及工艺研I所和北京有色所再次合作研发了适合于厚?A14合金MIG焊接的BJ-380B焊丝?/span>



 

2现状

1Q生产现?/span>

铝合金焊丝生产流EؓQ熔铸—扒皮—挤压—拉拔(多次Q—退火(多次Q—a(或表面光亮化Q—包装。焊丝有两种供货方式Q(1Q以半硬状态,表面油封供货Q焊前须酸洗Q(2Q以半硬状态,光亮表面供货Q焊前不酸z?/span>主要的焊丝品U见??/span>

油封焊丝焊前必须酸洗Q去除表面a污和氧化膜。一般适合于手工焊Q用于自动焊时焊~质量不易保证,易出现焊~气孔、焊接夹杂缺陗酸z焊丝表面从微观看存在很多凹坑,附有腐蚀产物Q易吔R水分Q图1为焊丝酸z表面和光亮表面的照片图Q可明显看出酸洗表面的不良状况,而光亮表面则h明显优势。酸z焊丝手工焊时可利用刮削Ҏ去除表面凹坑附着物以保证焊缝质量。自动焊时由于焊丝必M盘状安装在焊机送丝机构上,酸洗后表面刮削非常困难,酸洗焊丝不推荐用于自动焊。光亮焊丝用于手工焊可省ȝ前酸z和刮削Q更为方ѝ?/span>

油封焊丝的保存期为长期,光亮焊丝的保存期一般ؓ1q_q期光亮焊丝可作为普通焊丝焊前酸z用?/span>

BJ-380焊丝׃Ti、Zr含量过在铝中的理论固溶度,易生Ti、Zr偏析Q焊丝生产成品率很低。BJ-380A、BJ-380B?B06焊丝成分设计合理Q焊丝生产成品率正常。a时所有焊丝规格均以盘状供货,光亮焊丝φ1.2?/span>φ1.6?/span>φ2.4以盘状供货,φ3.0?/span>φ4.0?/span>φ5.0以直丝供货?/span>

 ? 航天铝合金焊丝主要品U?/span>



   


? 焊丝酸洗表面和光亮表面的比较

2Q应用情?/span>

2A14合金是目前我国运载火贮׃体结构材料,配用焊丝共有三种Q?A06合金用于部分贮箱Ml构材料Q配用焊丝ؓ5B06Q应用情况见??/span>

BJ-380焊丝生应用解决?A14铝合金焊接难题,是我国第一代航天铝合金焊丝Q保证了航天铝合金焊接生产,但它也存在一些问题,主要表现为:Q?Q焊丝Ti、Zr成分易偏析,焊丝合格率较低,Ti、Zr偏析处可能引发焊接缺PQ?Q焊丝中易有Ҏ物,D焊缝表面发黑Q出现脏物;Q?Q焊丝氢含量偏高Q易出现焊缝气孔。ؓ改善BJ-380焊丝Q研制了BJ-380A、BJ-380B焊丝Q目前生产应用较为稳定,BJ-380A焊丝焊接2A14合金时补焊处有时会出现焊接裂U,q种裂纹为焊接液化裂U,必须排除Q否则会降低贮箱的可靠性。由于BJ-380焊丝所焊接头的低温性能优于BJ-380A焊丝所焊接头性能Q运载火低温贮׃采用BJ-380焊丝?B06焊丝应用最为稳定成熟,生中出现的问题多ؓ气孔、夹杂?/span>

 

? 航天铝合金主要焊丝应用情?/span>


3 展望 



为提高焊接质量,对现在成熟应用的焊丝Q如5B06、BJ-380A和BJ-380B焊丝Q工作重点应攑֜解决氢含量和Ҏ物问题上Q发展低氢高U焊丝?/span>

航天铝合金焊接中最常见的焊接缺h焊缝气孔Q有资料昄Q焊~气孔缺陷占所有缺L70%以上Q超标气孔的补焊会带来许多新的缺P如采用BJ-380A焊丝补焊2A14合金l常出现液化裂纹Q可见控制焊~气孔的重要性。媄响焊~气孔因素很多,除工艺因素、母材因素外Q焊丝含氢量是一个重要因素,焊丝中的氢会直接q入熔池形成焊缝气孔。ؓ此,刉低氢焊丝非帔R要,一般氢含量应控制在0.2ml/100g金属以下?/span>

焊丝中的Ҏ物会D焊缝产生Ҏ或焊~表面生脏物,严重影响焊接质量。焊丝生产标准中虽有低倍组l检查控制夹杂物的要求,但实际工作中很难通过低倍组l检查查出夹杂物。控刉合金焊丝Ҏ物应控制铔R和拔丝两个环节Q铸锭质量决定焊丝质量,拔丝工艺不良也会D外来物裹入焊丝中形成Ҏ?/span>

现有铝合金焊丝虽然存在诸多问题,但基本保证了现有型号焊接生的需求。ؓ了解决现在生产中存在的问题和满未来型号焊接生的需要,航天铝合金焊丝将在以下几斚w得到发展?/span>

 

1Q?/span>  生问题带来的发?/span>

BJ?80焊丝存在的问题目前严重困扰着型号生Qؓ解决q一问题Q航天材料及工艺研究所新研制了一U适合于低温贮q接的焊丝Q牌号ؓBJ?80CQ以替代BJ?80焊丝。表4为BJ?80C和BJ?80焊丝所焊接头的性能比较, BJ?80C焊丝h良好的熔炼性、制丝工艺性、焊接工艺性、抗裂性、介质相Ҏ,接头力学性能和BJ?80焊丝相当Q完全可以取代BJ?80焊丝Q需要进一步做的工作ؓ大型试验件考核?/span>

 

2Q?/span>  自动焊带来的发展

焊接自动化程度在航天铝合金品焊接中来高Q对焊丝的要求也相应提高。不仅要求焊?/span>

 

? BJ?80C和BJ?80焊丝所焊接头的性能


的挺度(度Q适合送丝要求Q而且要求焊丝表面质量较高Q不能是酸洗表面Q应为光亮表面,因ؓ酸洗表面不仅会带来腐蚀产物和水分造成Ҏ和气孔,而且送丝机构会局部刮削焊丝,形成刮削_末d送丝正常q行Q中断焊接过E。因此光亮焊丝将是航天铝合金焊丝发展的重要方向。航天材料及工艺研究所在焊丝光亮化研究上做了较多工作,已能生出BJ?80A、BJ?80B?B06光亮焊丝Q可以满天焊接生产需求?/span> 



 

3Q?/span>  新材料带来的发展

随着航天新型L发展Q新型铝合金材料发挥重大作用。如C代运载火拟采用2219铝合金,天地往q运输系l贮必采用更先进的铝锂合?195?460Q卫星贮将采用铝钪合金Q以实现航天器的轻质化,一定会带动新型焊丝的问世?/span>

2219铝合金配用焊丝已p天材料及工艺研究所研制完成Q和国外焊丝相比的性能见表5Q新研制的焊丝熔炼性好、制丝容易、抗裂性好、焊接工艺性好、接头性能满设计要求Q完全可以用于新一代运载火贮q焊接生?/span>

针对2195铝锂合金国内多家单位都在开展焊丝研制工作,均未取得H破q展Q焦炚w中在抗裂性问题上?/span>

铝钪合金以其优异的屈服强度有望取?A06合金用于卫星贮箱,׃铝钪合金h良好的焊接?配用焊丝研制应不困难?/span>

 

4Q?/span>  新技术带来的发展

国内焊丝的晶_度一般ؓ2-3U,国外焊丝的晶_度?0U,焊丝晶粒细Q焊丝的性能好Q柔韧性越好,送丝容易,且表面光亮化容易取得好的效果,为此Q采用新技术开发细晶焊丝是铝合金焊丝的发展方向?/span>

U米技术的发展会带动焊丝制造技术的q步Q采用纳cx术不仅可以获得细晶焊丝,而且可以获得l晶焊缝。从2219铝合金探索试验结果看Q纳c焊丝的晶粒度可?0U以上,所焊焊~的晶粒度比常规焊丝要细得多Q可明显提高焊缝的屈服强度?/span>

 

? 2219铝合金配用焊丝的性能


4 l束?/span> 



航天铝合金焊丝在航天铝合金焊接结构生产中占有ҎCQ应认清航天铝合金焊丝国产化的重要性,民用行业可以大量使用甚至依赖国外q口铝合金焊丝,航天铝合金焊丝却不能Q易被国外卡脖子Q媄响我国航天工业的发展。应快完善航天铝合金焊丝质量标准,加强焊丝生q程控制Q如降低焊丝中的氢含量控制焊~气孔,全面采用光亮焊丝适应自动焊的要求Q航天铝合金焊接结构的质量得到保证。应重视航天铝合金焊丝的研制Q不仅新材料能及时有配用焊丝,而且应加强现有焊丝的改进工作Q焊接质量不断得到提高?/span>


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