【摘要】：鈦合金的性能優(yōu)越,廣泛應(yīng)用于核潛艇、深潛器、極地船等高技術(shù)船舶建造領(lǐng)域。為解決傳統(tǒng)填絲等離子弧焊熔敷效率低的問題,本文提出采用旁路熱絲等離子弧焊技術(shù)進(jìn)行TC4鈦合金的焊接。該技術(shù)將等離子弧穿透能力強(qiáng)、電弧熱絲金屬熔敷效率高、旁路分流熱輸入可控等特點(diǎn)結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)了中厚板鈦合金的高效焊接。本文的研究內(nèi)容如下:通過鈦合金旁路熱絲等離子弧焊接試驗(yàn)確定了最優(yōu)工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)了 8mm厚TC4鈦合金的單面焊接雙面成型,焊縫呈現(xiàn)亮銀色,成型美觀,無焊接缺陷;通過對照試驗(yàn)分析了主路電流、旁路熱絲電流、焊接速度、送絲速度、保護(hù)氣流量對焊縫成型的影響。采用高速圖像采集系統(tǒng)研究了鈦合金旁路熱絲等離子弧焊的熔滴過渡形式,分析了噴嘴高度、送絲速度、主路電流、旁路電流對熔滴過渡的影響。通過公式推導(dǎo)熱絲電流對母材熱輸入和焊絲熔化效率的影響,結(jié)果顯示熱絲電流可以在不增加母材熱輸入的情況下,提高焊絲熔化效率。通過鈦合金增材試驗(yàn)驗(yàn)證了熱絲電流對焊絲熔化效率的影響,結(jié)果顯示隨著熱絲電流的增加,其極限送絲速度明顯增加,焊絲熔化效率提升。對鈦合金旁路熱絲等離子弧焊接頭進(jìn)行金相分析,結(jié)果顯示焊縫區(qū)的晶粒尺寸最大,焊縫區(qū)上部的晶粒呈長條狀,向電弧中心發(fā)展;焊縫區(qū)中下部的晶粒尺寸相對減小,形狀不規(guī)則,方向性不明顯。粗晶區(qū)的晶粒尺寸較大,形狀較為規(guī)則;細(xì)晶區(qū)的晶粒尺寸較小,多為形狀規(guī)則的細(xì)小等軸晶;過渡區(qū)的等軸晶尺寸逐漸減小。鈦合金旁路熱絲等離子弧焊接頭的平均抗拉強(qiáng)度為964MPa,斷裂于熱影響區(qū),為韌性斷裂;傳統(tǒng)填絲等離子弧焊接頭平均抗拉強(qiáng)度為928MPa,斷裂于熔合線區(qū),斷口形貌多為稍淺的韌窩,接頭強(qiáng)度和韌性稍差。旁路熱絲等離子弧焊接頭的熱影響區(qū)軟化范圍相對較小,無明顯硬度陡降現(xiàn)象。此外,測試了旁路熱絲等離子弧焊熔敷金屬的力學(xué)性能,結(jié)果顯示增材結(jié)構(gòu)的成型良好;橫向抗拉強(qiáng)度為977MPa,斷裂于尾部;豎向抗拉強(qiáng)度為936MPa,斷裂于上部;斷裂形式均為韌性斷裂;增材結(jié)構(gòu)縱向硬度差別并不明顯,底部熱影響區(qū)出現(xiàn)了小范圍軟化區(qū)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U671;U668.2
【圖文】：

？邐熱絲電流逡逑申９肩逡逑邐１邋￣－［［Ｉ邐逡逑圖ｌ．ｉ典型的電阻熱絲工作原理圖逡逑絲逡逑使用熱傳導(dǎo)的方式對焊絲進(jìn)行加熱，常見加熱方式有［４６］采用獨(dú)立的輔助ＴＩＧ電弧對焊絲進(jìn)行加熱，其熱絲完整的ＴＩＧ焊接系統(tǒng)，主ＴＩＧ焊炬用來熔化焊絲和母，以提高焊絲熔化效率。分別采用ＬＦ６、Ｈ９０、ＨＳ２０１，結(jié)果顯示在在輔助ＴＩＧ焊炬的電流小于５０Ａ的情況０％；相比傳統(tǒng)的ＴＩＧ焊，采用電弧輔助熱絲進(jìn)行ＴＩＧ邋９６％，微觀結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的ＴＩＧ焊接方法無明顯區(qū)別。逡逑

圖１．３電磁熱絲技術(shù)逡逑等離子弧焊技術(shù)逡逑ｅｌｄｉｎｇ邋（ＰＡＷ），等離子焊接技術(shù)是將等離子弧作為料進(jìn)行加熱，使其熔化并熔合的焊接方法，屬于三銅制噴嘴中通入特制的冷卻水，起到加速焊槍內(nèi)部用，增加電弧的挺直性。焊槍內(nèi)部通入兩路惰性氣焊縫和熔池的作用；另一路氣體為離子氣，參與等離用。根據(jù)等離子弧與母材的相互作用，可將等離子弧焊“小孔型”等離子弧焊。逡逑子弧焊的焊絲熔化效率，降低焊接成本，本課題提的焊接，該系統(tǒng)采用一臺焊接電源，部分主路電流，這種焊接工藝的優(yōu)點(diǎn)如下：逡逑有效結(jié)合了等離子弧穿透能力強(qiáng)和電弧熱絲熔化效率

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2732366