本文研究工作以航天科技集团公司重大工艺专项“高频TIG焊接技术在航天产品结构件中的应用研究”(项目号ZDGY2013-48,任务号GY-172)的成果为主要内容。针对长期以来航天高强铝合金熔焊焊接工艺存在的焊接接头综合性能较低的问题,综合焊接过程中的电信号参数、热输入、热循环以及焊后力学性能试验与金相组织分析,提出铝合金TIG焊接工艺的优化机理,确定相应的焊接工艺参数范围,从而促进该新工艺的实际工程应用和推广。本文所开展的工作,以2A14铝合金材料的产品为研究对象,研发了高频脉冲电流与TIG焊接主电流的耦合技术,优化了高频TIG装置参数及高频耦合参数,增强TIG焊熔池搅拌作用,细化晶粒,减少焊接气孔等缺陷,提高焊缝性能,满足航天型号产品的高可靠性要求。主要研究内容(1)高频电流与TIG焊电流耦合技术研究及系统集成,研究高频电流与TIG焊电流耦合技术及系统集成,实现三种能量波形的精量化控制,满足焊接工艺需求。(2)对耦合高频的TIG焊接工艺参数的优化研究。观测了不同TIG参数与高频参数耦合效果对焊缝中气孔及晶粒大小的影响,确定其中的相关性,从而制定合理工艺方法,提高焊接接头的综合性能。研究不同调制脉冲参数、交流脉冲参数、焊接电流等焊接参数对熔池搅拌作用及焊缝质量的影响,确定以上参数对的焊接气孔及焊缝质量的控制规律,明确工艺改进方向。通过优化TIG焊接参数及高频参数,实现对焊接冶金缺陷的控制,进一步减少气孔,细化晶粒,控制缺陷以及接头综合性能分析研究。(3)产品结构件的工程化应用研究,针对航天产品,优化系统集成及工艺实施方案,完成试验件焊接,验证该技术在纵缝、环缝等不同结构上的生产适应性,并针对结构特点优化工艺,推动技术在产品生产中的应用。