TC4钛合金水下激光焊接工艺研究
发布时间：2021-08-07 14:45
随着海洋资源开发深度和广度的增加以及新材料的大量使用,传统水下焊接方法受到了越来越多的限制。核电领域高压、高辐射的水环境同样也对水下焊接技术提出了更高的要求。与水下电弧焊相比,水下激光焊接具有受水压影响小,焊接材料广泛,热影响区小和残余应力低等优点。TC4钛合金由于具有抗腐蚀、抗疲劳性能良好等优点而被广泛使用。然而我国的水下激光焊接技术仍然处于十分落后的地位,其中如何实现钛合金水下激光焊接以及TC4钛合金水下激光焊接工艺研究等关键问题有待深入探究。为此,本文重点研究了可实现TC4钛合金水下激光焊接的焊接方法及工艺试验方案。首先探究了TC4钛合金直接水下激光焊接的可行性。以焊缝成形、力学性能、断裂面形貌及物相成分等评价标准分析了水环境对钛合金激光焊接质量的影响。研究发现,直接水下激光焊接TC4钛合金所得焊缝氧化严重,焊缝连续性及稳定性差;焊缝内部存在大量裂纹、气孔及金属间化合物,焊缝力学性能差,不满足焊接实验及实际使用要求,直接水下激光焊接TC4钛合金不可行。在此基础上,设计研发了双层水下激光排水装置以实现局部干法焊接,消除水对焊接质量的不良影响。对该装置进气方式及通入气体的种类和流量进...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线能量对焊缝宽度及焊缝背面宽度的影响
图 1-2 焊缝横截面[43]（a）典型横截面示意图；（b）典型横截面宏观图目前国内外学者对TC4 钛合金激光焊接研究多集中于 2 mm厚板材。其接参数如何影响激光焊接接头质量值得深入研究。X. Cao[44]等人利用 4 d:YAG激光器对 2 mm厚TC4 钛合金薄板进行焊接，重点研究了焊接速度对成形、微观组织的影响，并分析了接头硬度及力学性能。结果表明高功率系统适用于薄板TC4 钛合金焊接，随着焊接速度的增大，热影响区宽度逐小。得到的焊接接头无裂纹，偶尔会出现微气孔，且硬度和强度均大于母材性较差。Sabina L. Campanelli[45]等人同样也研究了焊接速度对 2 mm厚合金激光焊接接头组织及性能的影响，结果表明随着焊接速度的增大，板收到的热输入减小，熔合区和热影响区尺寸减小，焊缝形貌逐渐由矩形转锥形。焊接速度太大会导致接头韧性及延伸率减小。另外，焊接接头的组织特征同样有待揭示。福州大学的杨晓华[46]等人首工艺参数为焊接功率 2680 W、焊接速度 2.0 m/min、离焦量 0 mm下得到良焊缝，接着重点研究了焊接接头的微观组织和硬度以及二者之间的关系
1998 年日立公司的Yama究中心，进行了 0.3 MPa水下激光垂功在U型槽上进行了水下激光填丝焊用于水下激光焊接的焊接技术。另外行检测，日立公司还开发了适用于水缺陷尺寸检测技术，如激光超声检测的Makihara Y[56]等人和西屋电气公用Nd:YAG激光可对 304 不锈钢进行良好的焊接性。o T[57,58]等人开发了水下激光焊接技术小型化以及适于在狭窄部位进行工作 1-3 所示。实验结果表明，该设备即横焊、平焊、仰焊、立焊以及一定角度输入焊接系统，所以该维修工艺提高小了对焊接部位的热影响，是行之有
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球核电发展现状及趋势[J]. 刘春龙. 全球科技经济瞭望. 2017(05)
[2]TC4钛合金钎焊接头的组织与性能[J]. 静永娟,岳喜山,高兴强,柴璐. 金属热处理. 2017(02)
[3]焊接热输入对TC4钛合金TIG焊接头组织和性能的影响[J]. 韩旭,董俊慧,高晓刚. 电焊机. 2016(12)
[4]激光光束位置对水下激光焊接熔深和微观组织的影响[J]. 黄尊月,罗震,敖三三,姚杞,赵玉津. 上海交通大学学报. 2016(10)
[5]TC4钛合金TIG焊接头组织对性能的影响[J]. 高晓刚,董俊慧,韩旭. 焊接. 2016(07)
[6]TC4钛合金钎焊工艺与接头组织性能研究[J]. 淮军锋,郭万林. 焊接. 2016(05)
[7]核电站的发展历程及应用前景[J]. 薛广彬,陈雪芹. 科技展望. 2016(13)
[8]TC4钛合金激光焊接头显微组织及断口分析[J]. 侯继军,董俊慧,张启良. 热加工工艺. 2016(03)
[9]海洋石油工程自动焊技术的现状与展望[J]. 焦向东,周灿丰. 焊接. 2015(12)
[10]我国海洋产业结构的现状及演变趋势[J]. 栾维新,杜利楠. 太平洋学报. 2015(08)
硕士论文
[1]TC4钛合金激光焊接接头组织性能研究[D]. 徐洁洁.北京工业大学 2009
[2]TC4钛合金电子束焊接接头组织形态与性能的研究[D]. 尹丽香.大连交通大学 2006
本文编号：3327989
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
线能量对焊缝宽度及焊缝背面宽度的影响
图 1-2 焊缝横截面[43]（a）典型横截面示意图；（b）典型横截面宏观图目前国内外学者对TC4 钛合金激光焊接研究多集中于 2 mm厚板材。其接参数如何影响激光焊接接头质量值得深入研究。X. Cao[44]等人利用 4 d:YAG激光器对 2 mm厚TC4 钛合金薄板进行焊接，重点研究了焊接速度对成形、微观组织的影响，并分析了接头硬度及力学性能。结果表明高功率系统适用于薄板TC4 钛合金焊接，随着焊接速度的增大，热影响区宽度逐小。得到的焊接接头无裂纹，偶尔会出现微气孔，且硬度和强度均大于母材性较差。Sabina L. Campanelli[45]等人同样也研究了焊接速度对 2 mm厚合金激光焊接接头组织及性能的影响，结果表明随着焊接速度的增大，板收到的热输入减小，熔合区和热影响区尺寸减小，焊缝形貌逐渐由矩形转锥形。焊接速度太大会导致接头韧性及延伸率减小。另外，焊接接头的组织特征同样有待揭示。福州大学的杨晓华[46]等人首工艺参数为焊接功率 2680 W、焊接速度 2.0 m/min、离焦量 0 mm下得到良焊缝，接着重点研究了焊接接头的微观组织和硬度以及二者之间的关系
1998 年日立公司的Yama究中心，进行了 0.3 MPa水下激光垂功在U型槽上进行了水下激光填丝焊用于水下激光焊接的焊接技术。另外行检测，日立公司还开发了适用于水缺陷尺寸检测技术，如激光超声检测的Makihara Y[56]等人和西屋电气公用Nd:YAG激光可对 304 不锈钢进行良好的焊接性。o T[57,58]等人开发了水下激光焊接技术小型化以及适于在狭窄部位进行工作 1-3 所示。实验结果表明，该设备即横焊、平焊、仰焊、立焊以及一定角度输入焊接系统，所以该维修工艺提高小了对焊接部位的热影响，是行之有
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球核电发展现状及趋势[J]. 刘春龙. 全球科技经济瞭望. 2017(05)
[2]TC4钛合金钎焊接头的组织与性能[J]. 静永娟,岳喜山,高兴强,柴璐. 金属热处理. 2017(02)
[3]焊接热输入对TC4钛合金TIG焊接头组织和性能的影响[J]. 韩旭,董俊慧,高晓刚. 电焊机. 2016(12)
[4]激光光束位置对水下激光焊接熔深和微观组织的影响[J]. 黄尊月,罗震,敖三三,姚杞,赵玉津. 上海交通大学学报. 2016(10)
[5]TC4钛合金TIG焊接头组织对性能的影响[J]. 高晓刚,董俊慧,韩旭. 焊接. 2016(07)
[6]TC4钛合金钎焊工艺与接头组织性能研究[J]. 淮军锋,郭万林. 焊接. 2016(05)
[7]核电站的发展历程及应用前景[J]. 薛广彬,陈雪芹. 科技展望. 2016(13)
[8]TC4钛合金激光焊接头显微组织及断口分析[J]. 侯继军,董俊慧,张启良. 热加工工艺. 2016(03)
[9]海洋石油工程自动焊技术的现状与展望[J]. 焦向东,周灿丰. 焊接. 2015(12)
[10]我国海洋产业结构的现状及演变趋势[J]. 栾维新,杜利楠. 太平洋学报. 2015(08)
硕士论文
[1]TC4钛合金激光焊接接头组织性能研究[D]. 徐洁洁.北京工业大学 2009
[2]TC4钛合金电子束焊接接头组织形态与性能的研究[D]. 尹丽香.大连交通大学 2006
本文编号：3327989
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