本文關(guān)鍵詞：TA15鈦合金激光-TIG復(fù)合焊接及保護(hù)工藝研究

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【摘要】：鈦及其合金具有諸如較小的密度、高的比強(qiáng)度、良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性、無(wú)磁無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天、航海、石油化工、汽車、醫(yī)療、能源等諸多領(lǐng)域。鈦合金具有良好的焊接性,常用的焊接方法有鎢極氬弧焊、激光焊、電子束焊、攪拌摩擦焊等。激光-電弧復(fù)合焊接作為一種新的高效的焊接方法,在鋼鐵、鋁合金、鎂合金等材料的焊接領(lǐng)域獲得了良好的應(yīng)用。使用激光-TIG復(fù)合熱源進(jìn)行鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)件的焊接,在焊接生產(chǎn)效率、接頭性能、焊縫保護(hù)等方面有很大的優(yōu)勢(shì)。本文采用激光-TIG復(fù)合熱源對(duì)國(guó)產(chǎn)TA15鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)件進(jìn)行冷填絲對(duì)接焊接試驗(yàn),并與單TIG焊接進(jìn)行對(duì)比,研究了焊接、填絲及保護(hù)工藝；對(duì)焊接接頭進(jìn)行了測(cè)試,研究了焊縫保護(hù)對(duì)接頭性能的影響規(guī)律；分析了焊縫成型的特點(diǎn),形成了控制焊縫成型的有效方法。為激光-TIG高效焊接方法在鈦合金焊接領(lǐng)域的推廣應(yīng)用提供工藝規(guī)范和性能數(shù)據(jù)支撐。研究結(jié)果表明,激光-TIG復(fù)合熱源可以實(shí)現(xiàn)TA15鈦合金的高效焊接。不同的熱源布置模式(TIG電弧在前和激光在前)具有不同的焊接工藝特點(diǎn)：當(dāng)TIG電弧在前時(shí),熱源穿透能力更強(qiáng)；當(dāng)采用激光在前時(shí)焊接過(guò)程更穩(wěn)定,焊縫成型更好,更容易實(shí)現(xiàn)良好的焊接保護(hù)。隨著拖罩保護(hù)時(shí)間縮短,焊縫污染程度加劇,焊接接頭靜拉伸及疲勞性能急劇降低。與單TIG焊接相比,激光-TIG復(fù)合焊接生產(chǎn)效率更高、熱輸入更低,焊接鈦合金時(shí)復(fù)合焊焊縫寬度更窄,焊縫晶粒更細(xì)。激光-TIG復(fù)合焊接的焊縫比單TIG焊縫具有更快的冷卻速率,保護(hù)相同時(shí)間時(shí)焊縫污染程度更低。相同保護(hù)時(shí)間下,激光-TIG復(fù)合焊的接頭強(qiáng)度、塑性和疲勞性能均優(yōu)于單TIG焊接；獲得理想的接頭力學(xué)性能時(shí),激光-TIG復(fù)合焊接需要的保護(hù)時(shí)間(12s)比單TIG焊接(20s)更短。激光-TIG復(fù)合焊接TA15鈦合金時(shí),由于焊接熱源功率密度集中,形成的熔池狹長(zhǎng)、尖銳；在電弧壓力及表面張力驅(qū)動(dòng)下,熔池液態(tài)金屬流往熔池尾部并堆積凝固,形成“山脊”狀焊縫。采用增加激光離焦量和增大鎢極尖端角度的方法,能對(duì)焊縫成型加以改善；但這兩種方法均會(huì)在一定程度上降低激光-TIG復(fù)合熱源的焊接穿透能力。而在接保護(hù)氣氛中添加2%含量的活性氣體成分C02能顯著改善焊縫成型；2%含量的C02加入不會(huì)導(dǎo)致焊縫氧元素和碳元素含量升高,也不會(huì)降低接頭強(qiáng)度�；钚栽刈饔迷诤附尤鄢乇砻娓淖�?nèi)鄢乇砻鎻埩囟忍荻燃叭鄢亓鲃?dòng)是焊縫成型獲得改善的主要原因。
【關(guān)鍵詞】：激光-TIG復(fù)合熱源 鈦合金 焊縫保護(hù) 接頭性能 焊縫成型
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG456
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 鈦及鈦合金的性能特點(diǎn)10-12
• 1.2.1 鈦的性能特點(diǎn)10-11
• 1.2.2 鈦合金分類11-12
• 1.3 鈦及鈦合金的焊接12-21
• 1.3.1 鈦及鈦合金的常用焊接方法12-18
• 1.3.2 鈦及鈦合金的焊接保護(hù)18-21
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容21-22
• 2 試驗(yàn)材料、設(shè)備及方法22-29
• 2.1 試驗(yàn)材料22-23
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備23-25
• 2.2.1 焊接設(shè)備23-24
• 2.2.2 激光-TIG復(fù)合焊槍及TIG冷填絲裝置24-25
• 2.2.3 焊縫保護(hù)裝置25
• 2.3 試驗(yàn)方法25-29
• 2.3.1 焊前準(zhǔn)備25-26
• 2.3.2 焊接過(guò)程26
• 2.3.3 焊后分析26-29
• 3 TA15鈦合金激光-TIG復(fù)合焊接工藝及焊縫保護(hù)29-49
• 3.1 不同熱源布置模式下的復(fù)合焊接及焊縫保護(hù)工藝29-36
• 3.1.1 TIG電弧在前和激光在前時(shí)的熱源特點(diǎn)29-30
• 3.1.2 不同熱源布置模式下的鈦合金焊縫成型30-31
• 3.1.3 不同熱源布置模式下的焊接填絲工藝31-33
• 3.1.4 不同熱源布置模式下的焊縫保護(hù)工藝33-36
• 3.2 拖罩氣流的保護(hù)時(shí)間對(duì)焊接接頭表面形貌及性能的影響36-48
• 3.2.1 激光-TIG復(fù)合焊和單TIG焊接接頭橫截面形貌及組織37-39
• 3.2.2 保護(hù)時(shí)間對(duì)焊縫表面形態(tài)的影響39-40
• 3.2.3 焊縫冷卻曲線40-41
• 3.2.4 保護(hù)時(shí)間對(duì)焊接接頭靜拉伸性能的影響41-42
• 3.2.5 保護(hù)時(shí)間對(duì)接頭疲勞性能的影響42-44
• 3.2.6 氧元素對(duì)焊接接頭力學(xué)性能的影響44-45
• 3.2.7 氫元素對(duì)接頭力學(xué)性能的影響45-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 4 TA15鈦合金激光-TIG復(fù)合焊接的焊縫成型控制49-60
• 4.1 激光-TIG復(fù)合焊接TA15鈦合金的焊縫成型特點(diǎn)及影響因素49-54
• 4.1.1 激光-TIG復(fù)合焊接TA15鈦合金的焊縫成型特點(diǎn)49-51
• 4.1.2 激光-TIG復(fù)合焊接TA15鈦合金的焊縫成型影響參數(shù)51-54
• 4.2 保護(hù)氣氛中添加活性元素對(duì)激光-TIG復(fù)合焊焊縫成型的改善54-59
• 4.2.1 保護(hù)氣氛中添加CO_2對(duì)焊縫成型的影響54-56
• 4.2.2 焊接接頭橫截面元素分析56
• 4.2.3 焊接接頭性能56-57
• 4.2.4 保護(hù)氣氛中添加CO_2改善焊縫成型的機(jī)制分析57-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況65-66
• 致謝66-67

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：857413