碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有結(jié)構(gòu)輕、比強(qiáng)度高等諸多優(yōu)點(diǎn),是制造現(xiàn)代飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的重要材料。Invar鋼的熱膨脹系數(shù)極低且穩(wěn)定性良好,是用來制造航空復(fù)合材料零件成型所用模具的理想材料。焊接作為Invar鋼模具生產(chǎn)制造過程中不可或缺的加工工藝,對模具最終的使用性能具有決定性的影響。然而,目前國內(nèi)對Invar鋼焊接工藝的研究尚處于起步階段,相關(guān)研究內(nèi)容還較為匱乏,這嚴(yán)重影響了各類復(fù)材零件對不同Invar鋼模具焊接生產(chǎn)的需求。與激光焊接等高能束焊接技術(shù)相比,多層電弧焊接在連接大厚度板時具有顯著的成本優(yōu)勢,目前被廣泛應(yīng)用于復(fù)材零件成型模具的加工制造。因此,本文采用電弧多層多道焊接（Multi Layer Multi Pass Welding,MLMPW）與多層擺動焊接（Multi Layer Weave Bead Welding,MLWBW）工藝,開展飛機(jī)復(fù)材零件成型專用19.05 mm（0.75英寸）厚Invar鋼自動焊接技術(shù)研究,著重求解分析Invar鋼模具焊接熱過程,并研究熱積累效應(yīng)對焊接工藝與性能的影響。本文將Invar鋼模具多層焊接常用的工藝參數(shù)（焊接電流、焊接電壓、層數(shù)與道數(shù)）作為主要... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：152 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

復(fù)合材料在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用：(a)飛機(jī)上應(yīng)用，(b)飛機(jī)模具

表 1.1 Invar 鋼的化學(xué)成分 (重量百分比 wt,%)C Si Mn P S Cr Co Ni .01max 0.2max 0.2-0.4 0.007max 0.002max 0.15max 0.4max 36.0 B自 Invar 鋼問世以來，熱膨脹系數(shù)極低的特點(diǎn)使之得到了廣泛的應(yīng)用，圖 1.2 為 Invar 鋼分應(yīng)用實例。早期主要使用 Invar 鋼來制造測量儀中的薄帶、細(xì)絲以及座鐘的擺錘[23,24]。同燈泡、無線電電子管、恒溫器控溫雙金屬片、校對量規(guī)用測量儀器、發(fā)動機(jī)控制器和溫度彈簧等零部件中都能夠看到 Invar 鋼的身影。Invar 鋼還適合于制造大型運(yùn)輸船中液態(tài)天然NG) 貯槽，這是因為與傳統(tǒng)材料奧氏體不銹鋼相比，Invar 鋼的低溫至室溫的熱膨脹系數(shù)僅者的十分之一，所以不需要為了吸收低溫輸送管道的熱收縮量而設(shè)計制造復(fù)雜的回路結(jié)構(gòu)而能夠大大降低 LNG 船的建造費(fèi)用。目前，Invar 鋼還具有許多全新的用途，其中包括制密激光、光學(xué)測量系統(tǒng)和波導(dǎo)管中的結(jié)構(gòu)元件；用于顯微鏡、天文望遠(yuǎn)鏡中透鏡的支持系需要安裝透鏡的各種科學(xué)儀器當(dāng)中；還有利于解決高分辨陰極射線管中蔭罩的“穹面效應(yīng)。Invar 鋼在尖端高科技產(chǎn)品制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，有力地證明了這種看似“古老”的材料幫助現(xiàn)代科學(xué)與工程邁向更高水平階段。

氣密性良好，能夠保證生產(chǎn)的復(fù)材結(jié)構(gòu)件尺寸精度誤差與復(fù)合材料相近的熱膨脹系數(shù)；足夠剛度和強(qiáng)度，能夠承受模具在生產(chǎn)、工裝等情況下的外力作用；優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性和熱均勻性，能夠適應(yīng)固化過程中溫度變化過程，防要注意的是，在復(fù)材零件的成型過程中，模具材料與復(fù)合材料的熱膨響了零件的成型質(zhì)量。如果兩者的熱膨脹系數(shù)相差較大，那么在升溫與寸會隨著模具尺寸的變化而變化，從而導(dǎo)致復(fù)材零件最終的尺寸偏差，熱膨脹系數(shù)的不匹配使得模具與復(fù)合材料的收縮量相差較大，變形可能會在制造過程中產(chǎn)生損傷。的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)低于任何一種金屬復(fù)材模具的熱膨脹系數(shù)，且經(jīng)適當(dāng)?shù)脚c復(fù)材零件熱膨脹系數(shù)的完美匹配，而且 Invar 鋼的焊接性能好、熱，被認(rèn)為是最具有潛力的一種復(fù)材成型模具材料，在國外已經(jīng)得到廣件 Invar 鋼成型模具如圖 1.3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3501081