隨著空間技術(shù)的不斷發(fā)展,大型航天器的建設(shè)與飛行器的長期運行維護(hù)提出了空間焊接的需求,太空焊接受到了能量供應(yīng)的限制,需要在較低的能量輸入條件下獲得較大熔深。電子束焊接方法具有能量利用率高等優(yōu)點,并且具有良好的空間適用性,同時脈沖作用能夠有效的增加熔深。為此,本文以空間結(jié)構(gòu)常用的TC2鈦合金材料作為研究對象,開展2mm厚的TC2鈦合金薄板連續(xù)/脈沖電子束焊接的數(shù)值模擬研究。通過對TC2鈦合金薄板進(jìn)行連續(xù)和脈沖電子束平板對接試驗發(fā)現(xiàn),當(dāng)連續(xù)電子束和脈沖電子束平均功率相同時,不同焊接參數(shù)下鈦合金薄板均能熔透。連續(xù)電子束焊接的焊縫成形良好,焊縫表面具有光滑、排列規(guī)則、致密的魚鱗紋,焊縫截面形貌為漏斗形。在脈沖電子束作用下,焊縫表面寬度降低,截面形貌由釘子形向楔形轉(zhuǎn)變,并且焊縫表面出現(xiàn)下凹,背面焊接飛濺增加,連續(xù)性變差。進(jìn)一步采用計算流體力學(xué)數(shù)值模擬的方法研究脈沖電子束焊接參數(shù)對焊縫成形的影響機(jī)理。在脈沖電子束焊接時,由于脈沖峰值的能量密度高于連續(xù)焊接,金屬蒸汽反作用力增強(qiáng),使得熔池表面形成下凹的小孔,流體向周圍排開,小孔底部液體向下流動,大量的能量帶到熔池底部,從而使得焊縫表面寬度減小。對于連續(xù)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：碩士

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人類歷史上首次空間焊接試驗

]研究了脈沖激光重疊率對TC4鈦合金焊接接頭氣孔率的影響。結(jié)果表明，TC4鈦合金脈沖激光焊接中的氣孔形成原因是由于匙孔坍塌，熔池中的氣泡沒有逃離熔池形成。發(fā)現(xiàn)脈沖激光重疊率比較高時，先前脈沖激光形成的氣泡可以通過隨著多次熔化溢出，起到抑制氣孔的作用。1.3.2脈沖作用對接頭組織的影響齊鉑金等人[15]對比研究高頻脈沖TIG和常規(guī)直流TIG焊接0Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼時，發(fā)現(xiàn)高頻脈沖電流有效細(xì)化焊縫晶粒，并且脈沖頻率越高，金屬晶粒的平均尺寸越小，接頭的質(zhì)量和力學(xué)性能得到提高。a)直流b)20kHc)25kHzd)30kHz圖1-2連續(xù)和脈沖TIG焊奧氏體不銹鋼焊縫金相組織[15]張曉鴻等人[16]焊接Inconel690也發(fā)現(xiàn)適當(dāng)增大峰值電流、脈沖頻率、占空比可以有效細(xì)化焊縫晶粒組織，而基值電流的增加則對焊縫組織細(xì)化不利。劉黎明等人[17]使用交流脈沖TIG焊接AZ31B鎂合金板材，脈沖焊接時,熔池兩側(cè)附近溫度冷卻速度比直流TIG焊接時的冷卻速度更快,在焊接熔池附

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士論文-5-近區(qū)域的高溫停留時間短,使脈沖焊接接頭的熱影響區(qū)比連續(xù)焊接時更窄,而且組織也更細(xì)小均勻。JanakiRam等人[18]采用脈沖TIG焊接Inconel718認(rèn)為。脈沖能量周期性變化使熱循環(huán)改變，熔池流動增強(qiáng)，冷卻速率加快，熔池?zé)崽荻葴p少，最終導(dǎo)致晶粒細(xì)化。1.3.3脈沖作用對焊縫成形的影響謝小健等人[22]研究發(fā)現(xiàn)，隨著峰值功率的增加，焊縫熔深不斷增加，焊縫熔寬先增加后減小；而隨著脈沖寬度的增加，焊縫熔深不斷增加，焊縫熔寬先減小后增大。a)峰值功率與熔深、熔寬的關(guān)系b)脈沖寬度與熔深、熔寬的關(guān)系圖1-3脈沖參數(shù)對焊縫成形的影響[22]馬廣義等人[23]使用脈沖激光焊接HastelloyC-276發(fā)現(xiàn)，當(dāng)單脈沖能量較小時，焊縫形貌為上寬下窄，隨著單脈沖能量增加，焊縫表面和焊縫背面的寬度均增加，焊縫趨于兩側(cè)平行。1.4脈沖電子束的研究進(jìn)展脈沖電子束焊接實際上是一種多種焊接工藝參數(shù)分別獨立可調(diào)的電子束流。與連續(xù)電子束焊接相比，脈沖電子束焊接具有的更多的特征焊接工藝參數(shù)，如加速電壓、峰值電流，基值電流、脈沖頻率以及占空比等。束流波形通常為方波或接近方波的形式，理想的脈沖束流波形如圖1-4所示。其中Ip、Ib和Ia

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]流體沖刷效應(yīng)對EBW橫/平焊焊縫成形的規(guī)律研究[D]. 楊子酉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018



本文編號：2981267