航天高强铝合金拉锻式摩擦塞焊成形控制机制与接头强度评价

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51875401
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0508.成形制造
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Aiming at the urgent need for the development of big/heavy rockets in China, this project will study the related fundamental problems for weld forming control mechanism and the joint strength evaluation in friction pull plug welding for the aerospace high strength aluminum alloy. The key scientific problem will around the coupling mechanism of heat generation, heat transfer and plastic material flow, the high accuracy and fast response control mechanism of the welding process driven by big data and knowledge, and the scale problem for the joint strength evaluation. The main contents will include the thermal process and material plastic flow behavior of aluminum alloy during friction pull plug welding, the high accuracy and fast response control strategy for welding process, the optimization of the welding process and control the performance, and method for the evaluation of the joint strength. We focus on to make up the short board of the friction pull plug welding technology for the rocket storage, to improve the process stability, welding quality, and joint properties, and to establish the evaluation method for the joint strength. The results will provide important theoretical basis and technical support for developing the friction pull plug welding for the tank in big/heavy rockets.
项目拟针对我国大/重型火箭发展的迫切需要,研究航天高强铝合金拉锻式摩擦塞焊成形控制机制与接头强度评价相关基础问题。围绕“火箭贮箱铝合金拉锻式摩擦塞焊的产热/传热与材料流动的耦合作用机理、大数据及知识驱动焊接过程高精度快响应控制机制、焊接接头强度评价的尺度问题"三个关键科学问题,重点研究铝合金拉锻式摩擦塞焊热过程与材料塑性流动行为、焊接过程的高精度快响应控制策略、焊接工艺优化及组织性能调控、焊接头强度评价方法相关内容。主要目的是:弥补我国火箭贮箱拉锻式摩擦塞焊技术短板,提高焊接工艺稳定性、焊接质量和接头性能,建立合理的接头强度评价方法,为我国大/重型火箭铝合金贮箱摩擦塞焊提供理论依据和技术支撑。

结项摘要

针对大/重型火箭铝合金贮箱一体化全位置固相焊接工艺中亟待解决的原位拉锻式摩擦塞焊技术,本项目研究了航天高强铝合金拉锻式摩擦塞焊接头成形控制机制和接头强度评价等相关问题。具体实施以建立可靠的多场耦合数值模型为切入点,获得了拉锻式摩擦塞焊接头附近区域热场、应力场以及流场分布特征,揭示了摩擦塞焊过程中摩擦产热和热塑性材料流动的耦合作用机理。采用数值模拟和工艺试验相结合的方法,掌握了接头几何尺寸及焊接工艺参数对焊接缺陷产生和接头成形质量的影响,大幅提升了接头成形质量和力学性能,接头抗拉强度最高可达376.5 MPa。阐明了摩擦塞焊接头附近组织的软化机理,发现动态再结晶过程是塞焊接头实现冶金结合的关键。由于液压系统关键控制参量对不同焊接阶段焊接工艺参数的动态响应精度和速度不同,采用了模糊PID控制策略和前馈控制策略对焊接转速、轴向拉力等关键焊接参数进行闭环控制。最终建立了拉锻式摩擦塞焊高精度快响应智能化控制机制。进行了摩擦塞焊焊缝+不同方向搅拌摩擦焊缝的混合接头的宽板拉伸试验,借助DIC方法确定了搅拌摩擦焊缝与塞焊焊缝结合位处为接头最薄弱位置。建立了铝合金拉锻式摩擦塞焊接头宽板拉伸试验方法,揭示了宽板拉伸试样尺寸对接头抗拉强度,断裂特征等结果的影响。相关成果可为我国大/重型火箭贮箱一体化全位置固相焊接战略提供理论指导和技术支持。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Microstructure and mechanical properties of friction pull plug welding for 2219-T87 aluminum alloy with tungsten inert gas weld
2219-T87铝合金钨极惰性气体焊摩擦拉塞焊显微组织与力学性能
  • DOI:
    10.1007/s12613-020-2222-x
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
    International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhen Shao;Lei Cui;Lijun Yang;Peng Lu;Huimiao Wang;Zhuanping Sun;Jianling Song
  • 通讯作者:
    Jianling Song
几何参数对2219铝合金拉拔式摩擦塞补焊接头微观组织及力学性能的影响
  • DOI:
    10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000657
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    材料工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邵震;崔雷;王东坡;陈永亮;胡正根;王非凡
  • 通讯作者:
    王非凡
Improving the Weld Formation and Mechanical Properties of the AA-5A06 Friction Pull Plug Welds by Axial Force Control
通过轴向力控制改善 AA-5A06 摩擦拉塞焊缝的焊缝成型和机械性能
  • DOI:
    10.1007/s40195-020-01015-1
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Acta Metallurgica Sinica (English Letters)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jinyong Gao;Lijun Yang;Lei Cui;Peng Lu;Jun Yang;Yanjun Gao
  • 通讯作者:
    Yanjun Gao
轴向拉力对铝合金拉拔式摩擦塞焊接头组织及力学性能的影响
  • DOI:
    10.3901/jme.2021.20.117
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邵震;崔雷;王东坡;杨君;高彦军
  • 通讯作者:
    高彦军
2219铝合金拉锻式摩擦塞补焊工艺研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    航空制造技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    卢鹏;崔雷;王惠苗;陈永亮;王东坡;孙转平;宋健岭;张忠平
  • 通讯作者:
    张忠平
共 5 条
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    张伦
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  • 通讯作者:
    王颖
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    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
    何思明;王东坡;吴永;欧阳朝军
  • 通讯作者:
    欧阳朝军
分层地基中抗拔桩破裂面的确定方法与极限抗拔承载力计算方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何思明;张晓曦;王东坡
  • 通讯作者:
    王东坡
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