某型號發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子TC4鈦合金葉片經(jīng)真空電子束焊接后,在服役過程中,焊縫處仍會產(chǎn)生疲勞裂紋,甚至個別出現(xiàn)了掉塊的問題。這嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。本文針對此問題,采用噴丸滾壓復(fù)合工藝對葉片焊縫進(jìn)行強(qiáng)化,研究TC4鈦合金葉片真空電子束焊縫復(fù)合工藝的強(qiáng)化效果。以TC4鈦合金真空電子束焊接接頭為研究對象,以殘余應(yīng)力為重要指標(biāo)和核心判據(jù)評價材料的疲勞性能,采用有限元分析方法,模擬鈦合金真空電子束焊接過程和復(fù)合工藝強(qiáng)化過程,計算真空電子束焊接后和復(fù)合工藝強(qiáng)化后接頭的殘余應(yīng)力。同時,采用X射線衍射法檢測TC4鈦合金真空電子束焊接接頭和復(fù)合工藝強(qiáng)化后接頭的殘余應(yīng)力。通過對比仿真和實驗結(jié)果,綜合分析TC4鈦合金焊接接頭焊接后與強(qiáng)化后殘余應(yīng)力的變化情況,研究了鈦合金焊接接頭的疲勞性能變化情況。仿真結(jié)果表明:噴丸滾壓復(fù)合工藝強(qiáng)化后,TC4鈦合金接頭表面縱向殘余應(yīng)力明顯降低,橫向殘余應(yīng)力在中部位置同樣從-50 MPa急劇下降為-200 MPa左右。實驗結(jié)果表明:復(fù)合工藝強(qiáng)化后,TC4鈦合金焊接接頭表面橫向殘余應(yīng)力由35 MPa左右降到了-140 MPa左右。通過實驗和仿真對比可以看出,兩者趨勢相近,表明了... 

【文章來源】：鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院河南省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國某航空公司飛機(jī)葉片失效造成爆炸發(fā)動機(jī)葉片斷裂失效有許多都是因為葉片焊接接頭在服役過程中產(chǎn)生疲勞裂

1引言-2-對于真空電子束焊接后的鈦合金葉片容易在焊縫處產(chǎn)生疲勞裂紋而失效，甚至?xí)霈F(xiàn)掉塊的情況進(jìn)行系統(tǒng)的理論研究，并提出技術(shù)解決方案是十分重要和迫切的,可進(jìn)一步提升我國航空發(fā)動機(jī)的設(shè)計水平，最終開發(fā)出高推重比、低耗油率、高轉(zhuǎn)速的空用發(fā)動機(jī)。由于空用發(fā)動機(jī)應(yīng)用的軍事背景，國際上對其加工技術(shù)實施了封鎖，發(fā)動機(jī)葉片的制造技術(shù)必須立足于自主研究開發(fā)與國產(chǎn)化的道路，所以，對發(fā)動機(jī)葉片的焊接與表面強(qiáng)化技術(shù)展開研究，對我國航空領(lǐng)域的發(fā)展具有極其重要的意義。同時，強(qiáng)化工藝的研究對我國零部件表面完整性制造及抗疲勞制造領(lǐng)域具有重大意義。1.2鈦合金焊接問題與焊接工藝分析航空發(fā)動機(jī)是飛機(jī)的重要組成部分，發(fā)動機(jī)的性能直接影響著整個飛機(jī)的運(yùn)行狀況；葉片是發(fā)動機(jī)中最復(fù)雜的零件，具有數(shù)量多、精度要求高、加工難度大等特點[2]。發(fā)動機(jī)的減重能夠提高推重比，而空心葉片能夠滿足減少飛機(jī)整體質(zhì)量的要求，因此中空發(fā)動機(jī)葉片的應(yīng)用在飛機(jī)減重方面具有重要意義。鑒于航空發(fā)動機(jī)處于高溫高壓、復(fù)雜載荷、交變機(jī)械應(yīng)力等惡劣工作環(huán)境中，葉片極易發(fā)生故障，屬于薄壁易變形損壞零件，這就需要使用鈦合金或其他耐腐蝕以及高溫高壓的材料來制備轉(zhuǎn)子葉片。（1）鈦合金特點與應(yīng)用本文研究對象發(fā)動機(jī)葉片（如圖1.2所示）材料為TC4鈦合金（Ti-Al-V系合金）。TC4鈦合金因其比強(qiáng)度和比剛度高、耐腐蝕性強(qiáng)、質(zhì)量輕、工作溫度范圍寬等優(yōu)點，是航空發(fā)動機(jī)葉片的常用材料[3]。圖1.2某型飛機(jī)第一級風(fēng)扇機(jī)匣組件解剖件

1引言-3-TC4鈦合金是目前應(yīng)用最為廣泛的一種（α+β）型雙相鈦合金，因其優(yōu)異的性能，不僅被廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域，同時還被應(yīng)用在其它各個領(lǐng)域[4-5]：海洋工程（圖1.3(a)）、石油化工（圖1.3(b)）、體育用品、自行車領(lǐng)域（圖1.3(c)）。（a）海上鉆井（b）化工工業(yè)（c）自行車圖1.3鈦合金在其他領(lǐng)域的應(yīng)用鈦合金加工制造工藝最常用的是焊接技術(shù)。海洋工程和化工工業(yè)的關(guān)鍵零部件大都采用焊接技術(shù)進(jìn)行鈦合金的連接加工制造，由于零件所處環(huán)境比較惡劣，易發(fā)生腐蝕，因此對焊接接頭的疲勞性能要求較高。鈦合金自行車車架受力最大處是焊接接頭部位，因此對焊接接頭的疲勞性能要求也較高。鈦合金真空電子束焊接后焊縫的表面強(qiáng)化研究和疲勞性能研究同樣對這些領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2944173