TC4鈦合金結(jié)構(gòu)件激光焊接裝備研發(fā)及實驗研究.pdf

1、隨著航天航空工業(yè)的發(fā)展，研制出了大量新型復(fù)合材料和新型結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)已無法滿足其超高需求，因此急需研制新型特種焊接加工裝備作為新方法和技術(shù)的載體，以滿足航空新產(chǎn)品發(fā)展的需求。同時對打破西方國家技術(shù)壁壘，促進(jìn)我國航空航天工業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。
　　為實現(xiàn)我國某航空航天研究所焊接技術(shù)升級，針對航空用新型結(jié)構(gòu)件焊接對接困難、不易裝夾、熱成型差、加工效率低以及空間軌跡定位精度差現(xiàn)狀，本文進(jìn)行了精密、自動化激光焊接裝備研發(fā)，并展開

2、了對TC4鈦合金三維構(gòu)件激光焊接工藝研究，其研究工作包括:
　　首先，針對航空結(jié)構(gòu)件激光焊接的特點(diǎn)，提出了六軸工業(yè)機(jī)器人+線性滑軌+雙軸定位裝置的結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行了激光焊接裝備總體方案設(shè)計。進(jìn)行了激光器、焊接頭、工業(yè)機(jī)器人、線性滑軌、雙軸定位裝置、碰撞保護(hù)單元、氣體保護(hù)單元等關(guān)鍵組件的選型與系統(tǒng)集成，滿足航空結(jié)構(gòu)件激光焊接的功能要求。
　　其次，設(shè)計了激光焊接裝備的中央集成控制系統(tǒng)。采用中央集成控制系統(tǒng)的控制方案，進(jìn)行了專用

3、激光焊接裝備的控制系統(tǒng)設(shè)計。以KRC4控制系統(tǒng)為中央控制系統(tǒng)的主站，實現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人、雙軸定位裝置和線性滑軌機(jī)械單元聯(lián)動;以PLC電器控制柜作為從站，對激光器、輔助氣體單元、碰撞保護(hù)單元實時控制;同時，進(jìn)行了人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)了焊接加工過程的快捷、實時監(jiān)控。最后，分析了此激光焊接裝備在實際應(yīng)用中對回轉(zhuǎn)件的裝夾、焊接方式。
　　最后，基于激光焊接裝備，開展鈦合金三維構(gòu)件焊接實驗研究。對比分析了多種氣體保護(hù)方式對焊縫的影響;確定實驗

4、工藝參數(shù)范圍，探究了不同工藝參數(shù)對焊接接頭表面形貌、微觀組織、顯微硬度及抗拉強(qiáng)度的影響。研究表明:采取三路氣體保護(hù)方式，氣體流量約為8L/min可獲得較好的焊縫成形;焊縫正、背面寬度與焊接線能量（P/V值）成正比;焊縫組織為β相柱狀晶，柱狀晶生長的主軸方向與溫度梯度保持一致;功率密度減小，針狀α'相以及次生α相的數(shù)量增加;焊縫和熱影響區(qū)的顯微硬度均高于母材，焊縫顯微硬度最高，且分布平緩;接頭的抗拉強(qiáng)度約為991.5MPa，高于母材，延伸