【摘 要】
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2219铝合金是一种高强度铝合金,具有低密度、高耐腐蚀性和优良的加工性能被广泛应用于重型运载火箭燃料贮箱。贮箱通常采用焊接工艺实现焊装。常规焊接易使2219铝合金焊接区域产生孔洞、裂纹或者未焊透等缺陷。搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)由于具有无污染、无烟、无辐射、焊接效率高、焊后产品变形小、焊后焊缝力学性能优良等优点,已成为2219铝合金焊装的首选。当2219铝合金
【基金项目】
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国家重点研发计划资助的“立式装配焊接形性特征在位检测及预测调控方法”项目(项目批准号为 2019YFA0709003);
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2219铝合金是一种高强度铝合金,具有低密度、高耐腐蚀性和优良的加工性能被广泛应用于重型运载火箭燃料贮箱。贮箱通常采用焊接工艺实现焊装。常规焊接易使2219铝合金焊接区域产生孔洞、裂纹或者未焊透等缺陷。搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)由于具有无污染、无烟、无辐射、焊接效率高、焊后产品变形小、焊后焊缝力学性能优良等优点,已成为2219铝合金焊装的首选。当2219铝合金厚度增大时,焊接热输入量增大,直接影响焊接区域温度分布,导致上下温差大,强化相溶解,焊缝组织和性能沿厚度方向不同,难以保证焊件抗拉强度,从而难以保证焊接质量。焊接工艺参数影响焊接温度场和焊接力,焊接温度场和焊接力直接影响焊接强度。但2219铝合金厚板FSW焊接工艺参数对过程物物理量、过程物理量对焊后力学性能的影响规律未知,因此,本文基于实验对18mm厚2219-T8铝合金搅拌摩擦焊温度、顶锻力及焊后力学性能预测进行了研究,研发了FSW过程物理量及抗拉强度预测系统,具体研究内容如下:首先,进行了2219-T8铝合金厚板FSW实验,获得了大量工艺参数、焊接温度、焊接力及焊后抗拉强度数据。然后,建立了基于神经网络的铝合金焊接工艺参数与温度、顶锻力间的关联关系模型,实现了峰值温度和前进侧与后退侧温度及顶锻力预测;基于神经网络建立了2219-T8铝合金焊接温度、顶锻力与抗拉强度间的关联关系模型,探究了焊接温度、顶锻力与抗拉强度之间的内在联系;揭示了工艺参数、温度分布对焊接接头力学性能的影响规律。最后,基于Java语言与My SQL数据库搭建了搅拌摩擦焊焊接信息查询数据库,实现了对焊接数据的新增、删除、修改及查看等功能。基于已建立的焊接信息查询数据库和基于神经网络的焊接工艺参数与焊接过程物理量,过程物理量与焊后力学性能的关联关系模型,开发了搅拌摩擦焊温度及抗拉强度预测系统,可实现2219铝合金厚板FSW焊接区域温度与抗拉强度预测。本文研究探索了2219铝合金厚板FSW焊接工艺参数对过程物物理量、过程物理量对焊后力学性能的影响规律能影响规律,可实现2219铝合金厚板搅拌摩擦焊焊接温度与抗拉强度预测,研究成果可为厚板2219-T8铝合金搅拌摩擦焊过程控制提供支撑,为重型火箭燃料贮箱FSW高质量焊接提供参考。
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