钛合金T形结构激光-电弧复合焊接工艺研究

发布时间：2017-11-14 03:34

  本文关键词：钛合金T形结构激光-电弧复合焊接工艺研究

  更多相关文章： 激光-电弧复合热源 钛合金 T形件 焊接工艺 焊缝成形

【摘要】：钛合金具有密度小、比强度高、力学性能优异、耐高温、耐腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天、海洋工程、石油化工、生物医疗、核电、冶金、车辆等领域。钛合金T形焊接结构件在飞机制造领域的广泛应用中,常见的工艺方法有TIG焊.A-TIG活性焊、激光焊接、真空电子束焊、激光-电弧复合焊等。激光-电弧复合焊接方法结合了传统TIG电弧焊和高能束焊的优点使其成为高效的焊接方法,在钢铁和部分有色金属材料领域实现了良好的应用。使用激光-电弧复合热源进行钛合金T形结构件穿透焊,在焊缝成形、接头性能、生产效率、节能等方面有巨大优势。本文采用Laser-TIG和TIG-Laser两种热源复合形式对TC4钛合金T形结构件进行穿透焊试验,对比了两种形式下焊缝成形的特征及改变工艺参数对焊缝成形的影响,归纳总结了两种复合形式在钛合金T形结构件穿透焊中的优缺点；在Laser-TIG复合形式下,研究获得了通过调控工艺参数改善焊缝成形的有效方法,并将激光-电弧高效焊接工艺应用于钛合金T形结构件穿透焊的实际应用中。研究结果表明,Laser-TIG复合焊接工艺可实现钛合金T形结构件的优质高效穿透焊接。TIG-Laser复合形式热源集中、穿透力强,冷填丝后容易产生氧化问题,在无填丝条件下可获得保护良好的焊接接头,但易形成咬边缺陷；在Laser-TIG复合形式下,焊接过程稳定,易于获得保护完好、成形优异的焊接接头,冷填丝可有效地解决咬边等缺陷。机械性能测试结果表明,焊接接头的抗拉强度满足使用性能要求,达到母材的98%以上。T形结构件工装夹具由背面自由成形改为强制成形,可焊工艺参数范围变大,在自由成形获得工艺参数基础上继续改善优化,获得了适用于不同厚度板材T形结构件组合的工艺参数,加工焊接出了不同壁板、筋板厚度的焊接接头。对自由成形和强制成形条件下焊接接头显微组织对比发现,自由成形焊接接头晶粒杂乱无规则,强制成形下的焊接接头晶粒较规则,粗大的晶粒垂直于壁板生长,反映了焊缝熔池的冷却趋势。不同应力水平下,复合焊接钛合金T形接头的疲劳寿命不同。咬边等缺陷会严重降低焊缝的疲劳寿命,而优异的焊接接头的疲劳寿命亦可能高于母材,对焊接接头表面进行机加工处理可提升焊接接头的疲劳寿命。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG457.1

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本文编号：1183721