钛合金脉冲激光焊接工艺的研究

发布时间：2017-10-03 06:41

  本文关键词：钛合金脉冲激光焊接工艺的研究

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【摘要】：钛合金由于密度小、比强度高、耐腐蚀性能好等优点,被大量应用于航空航天等领域。在钛合金的众多焊接方法中,脉冲激光焊接具有能量密度高、焊缝及热影响区小、工件变形小等优点而得到了越来越广泛的应用。在航空航天的钛合金壁板结构件的激光焊接中气孔是常见的缺陷,它的存在严重影响了钛合金结构的疲劳性能。本文以3mm厚TC4钛合金板为研究对象,研究脉冲频率、激光功率、焊接速度、脉冲宽度等工艺参数对钛合金脉冲激光焊接的焊缝成形及焊缝中气孔的影响。通过考察焊缝成形及焊缝中气孔的可知:脉冲频率对焊缝成形和焊缝中的气孔影响最大,脉冲频率过大或者过小均不利于焊缝成形和焊缝中气孔的控制;激光功率是焊缝中气孔形成的基本原因,焊缝中的气孔率与激光功率之间不是简单的线性关系;焊接速度对焊缝中气孔的影响较为复杂它与激光焊接过程中小孔的稳定性有关;脉冲宽度对焊缝中的气孔影响较为简单,焊缝中的气孔随脉冲宽度的增加而减少。另外,本文还对两种激光输出形式的焊接工艺进行比较,发现连续激光焊接和脉冲激光焊接均可使被焊钛合金试样得到较为理想的焊缝成形和较高的抗拉强度。但是由于脉冲激光的能量输出有间歇性,熔池的搅拌更加剧烈,使得焊缝中各种元素的分布更加均匀。所以脉冲激光焊接所获得焊缝质量更优异,焊接接头的显微硬度更大抗拉强度更强。
【关键词】：钛合金 脉冲激光焊接 气孔 焊接工艺对比
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 研究背景8-10
• 1.2 钛合金的组织结构特点10-12
• 1.3 钛合金的焊接性研究12-14
• 1.4. 钛合金焊接技术研究现状14-17
• 1.5 钛合金的脉冲激光焊接研究现状17-19
• 1.6 本课题的研究内容19-20
• 2 实验设备、材料及方法20-26
• 2.1 实验设备20-21
• 2.2 实验材料及实验方法21-22
• 2.3 试样制备及相关测试方法22-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 钛合金脉冲激光焊接工艺研究26-39
• 3.1 脉冲频率与焊缝成形的关系26-30
• 3.2 激光峰值功率与焊缝成形的关系30-32
• 3.3 激光焊接速度与焊缝成形的关系32-35
• 3.4 脉宽与焊缝成形的关系35-38
• 3.5 本章小结38-39
• 4 脉冲激光焊接接头气孔研究39-55
• 4.1 脉冲频率与焊缝中气孔分布的关系39-42
• 4.2 激光峰值功率与焊缝中的气孔分布关系42-45
• 4.3 激光焊接速度与焊缝中气孔分布的关系45-49
• 4.4 脉宽与焊缝中气孔分布的关系49-52
• 4.5 钛合金激光焊气孔的形成机理及控制措施52-54
• 4.6 本章小结54-55
• 5 不同能量输出形式对焊接工艺的影响55-65
• 5.1 钛合金连续和脉冲激光焊接工艺焊缝成形对比55-61
• 5.1.1 钛合金的连续激光焊接工艺焊缝成形55-58
• 5.1.2 钛合金的脉冲激光焊的焊缝成形58-61
• 5.2 焊接接头的显微硬度测试61-63
• 5.3 焊接接头拉伸性能分析63-64
• 5.4 本章小结64-65
• 6 全文总结和展望65-67
• 6.1 全文总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71

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本文编号：963717