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题目:导管安装感应钎焊技术及其应用研究

关键词:导管连接/感应钎焊/逆变器/温度分布

  摘要

导管安装感应钎焊技术是为了适应航空、航天飞行器中导管现场安装而提出的一种特殊的工艺技术,适用于空间位置狭窄的导管安装钎焊,是一种先进的导管连接技术,对其深入研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文针对我国新型战机和航天飞行器生产与研制的迫切需要,对导管安装感应钎焊关键技术进行了研究,开发出了新一代先进的导管安装感应钎焊技术及其成套设备。在串联谐振分析的基础上,设计了独特的准谐振频率自动跟踪技术,使逆变式感应加热回路始终工作在略偏感性的准谐振状态,确保了感应钎焊电源主电路安全可靠的工作。将光纤传光与辐射测温相结合的温度测量技术引入到感应钎焊工艺中,消除了电磁场对温度测量和传输的干扰影响,提高了温度测量精度。研制开发了基于PLC的数字智能PID控制算法,与全桥逆变直流调功技术相结合,实现了钎焊过程的数字化精确控制。基于以上技术,在国内首次研制成功了新一代具有自主知识产权的导管安装感应钎焊成套设备。导管安装感应钎焊温度及温度场分布是影响焊接质量的关键因素。本文针对安装位置感应钎焊的特点,建立了工件的热输入输出模型和有限元分析模型,基于电磁场和温度场顺序耦合的有限元分析方法,对导管钎焊温度场进行了三维数值模拟分析。研制了一台多点同步热电偶测温仪,对工件的温度分布进行了实际测量和验证。模拟结果再现了导管焊接区域的温度场分布,为测温点的选取,钎焊过程控制方法的制定,以及焊接缺陷形成机理的分析提供了依据,也为改进工艺方法、改善温度场分布提供了技术参考。对导管安装感应钎焊质量的主要影响因素进行了分析,重点研究分析了导管焊接区域温度场分布对焊接质量的影响。导管接头焊接区域的温度场分布不均匀,容易在高温区产生焊瘤和溶蚀缺陷,而在低温区则容易产生未焊透和钎脚未出来等缺陷,是产生焊接缺陷的最主要原因。为了减少焊接缺陷,研究分析了保护气体、感应线圈的缠绕方式和加热曲线等因素对温度场分布的影响。提出了导管安装钎焊工艺优化方法与措施,改善了温度场分布,大幅度地提高了导管接头的一次合格率和焊接质量。所研制的新一代飞机导管安装感应钎焊技术及成套设备,填补了国内在该领域内的技术空白,并且在现场进行了大量的工艺试验,完成了相应的技术验证、评审和验收。该设备已在我国重点型号飞机生产线上获得了成功应用。