本文關鍵詞：鈦合金T形結構激光-電弧復合焊接工藝研究

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【摘要】：鈦合金具有密度小、比強度高、力學性能優(yōu)異、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點,被廣泛應用于航空航天、海洋工程、石油化工、生物醫(yī)療、核電、冶金、車輛等領域。鈦合金T形焊接結構件在飛機制造領域的廣泛應用中,常見的工藝方法有TIG焊.A-TIG活性焊、激光焊接、真空電子束焊、激光-電弧復合焊等。激光-電弧復合焊接方法結合了傳統(tǒng)TIG電弧焊和高能束焊的優(yōu)點使其成為高效的焊接方法,在鋼鐵和部分有色金屬材料領域?qū)崿F(xiàn)了良好的應用。使用激光-電弧復合熱源進行鈦合金T形結構件穿透焊,在焊縫成形、接頭性能、生產(chǎn)效率、節(jié)能等方面有巨大優(yōu)勢。本文采用Laser-TIG和TIG-Laser兩種熱源復合形式對TC4鈦合金T形結構件進行穿透焊試驗,對比了兩種形式下焊縫成形的特征及改變工藝參數(shù)對焊縫成形的影響,歸納總結了兩種復合形式在鈦合金T形結構件穿透焊中的優(yōu)缺點；在Laser-TIG復合形式下,研究獲得了通過調(diào)控工藝參數(shù)改善焊縫成形的有效方法,并將激光-電弧高效焊接工藝應用于鈦合金T形結構件穿透焊的實際應用中。研究結果表明,Laser-TIG復合焊接工藝可實現(xiàn)鈦合金T形結構件的優(yōu)質(zhì)高效穿透焊接。TIG-Laser復合形式熱源集中、穿透力強,冷填絲后容易產(chǎn)生氧化問題,在無填絲條件下可獲得保護良好的焊接接頭,但易形成咬邊缺陷；在Laser-TIG復合形式下,焊接過程穩(wěn)定,易于獲得保護完好、成形優(yōu)異的焊接接頭,冷填絲可有效地解決咬邊等缺陷。機械性能測試結果表明,焊接接頭的抗拉強度滿足使用性能要求,達到母材的98%以上。T形結構件工裝夾具由背面自由成形改為強制成形,可焊工藝參數(shù)范圍變大,在自由成形獲得工藝參數(shù)基礎上繼續(xù)改善優(yōu)化,獲得了適用于不同厚度板材T形結構件組合的工藝參數(shù),加工焊接出了不同壁板、筋板厚度的焊接接頭。對自由成形和強制成形條件下焊接接頭顯微組織對比發(fā)現(xiàn),自由成形焊接接頭晶粒雜亂無規(guī)則,強制成形下的焊接接頭晶粒較規(guī)則,粗大的晶粒垂直于壁板生長,反映了焊縫熔池的冷卻趨勢。不同應力水平下,復合焊接鈦合金T形接頭的疲勞壽命不同。咬邊等缺陷會嚴重降低焊縫的疲勞壽命,而優(yōu)異的焊接接頭的疲勞壽命亦可能高于母材,對焊接接頭表面進行機加工處理可提升焊接接頭的疲勞壽命。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG457.1

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本文編號：1183721