鈦合金T形結(jié)構(gòu)激光-電弧復(fù)合焊接工藝研究.pdf

1、鈦合金具有密度小、比強度高、力學(xué)性能優(yōu)異、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于航空航天、海洋工程、石油化工、生物醫(yī)療、核電、冶金、車輛等領(lǐng)域。鈦合金T形焊接結(jié)構(gòu)件在飛機制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用中，常見的工藝方法有TIG焊、A-TIG活性焊、激光焊接、真空電子束焊、激光-電弧復(fù)合焊等。激光-電弧復(fù)合焊接方法結(jié)合了傳統(tǒng)TIG電弧焊和高能束焊的優(yōu)點使其成為高效的焊接方法，在鋼鐵和部分有色金屬材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了良好的應(yīng)用。使用激光-電弧復(fù)合熱源進行鈦合金T

2、形結(jié)構(gòu)件穿透焊，在焊縫成形、接頭性能、生產(chǎn)效率、節(jié)能等方面有巨大優(yōu)勢。
　　本文采用Laser-TIG和TIG-Laser兩種熱源復(fù)合形式對TC4鈦合金T形結(jié)構(gòu)件進行穿透焊試驗，對比了兩種形式下焊縫成形的特征及改變工藝參數(shù)對焊縫成形的影響，歸納總結(jié)了兩種復(fù)合形式在鈦合金T形結(jié)構(gòu)件穿透焊中的優(yōu)缺點;在Laser-TIG復(fù)合形式下，研究獲得了通過調(diào)控工藝參數(shù)改善焊縫成形的有效方法，并將激光-電弧高效焊接工藝應(yīng)用于鈦合金T形結(jié)構(gòu)件穿透焊

3、的實際應(yīng)用中。
　　研究結(jié)果表明，Laser-TIG復(fù)合焊接工藝可實現(xiàn)鈦合金T形結(jié)構(gòu)件的優(yōu)質(zhì)高效穿透焊接。TIG-Laser復(fù)合形式熱源集中、穿透力強，冷填絲后容易產(chǎn)生氧化問題，在無填絲條件下可獲得保護良好的焊接接頭，但易形成咬邊缺陷;在Laser-TIG復(fù)合形式下，焊接過程穩(wěn)定，易于獲得保護完好、成形優(yōu)異的焊接接頭，冷填絲可有效地解決咬邊等缺陷。機械性能測試結(jié)果表明，焊接接頭的抗拉強度滿足使用性能要求，達(dá)到母材的98％以上。

4、r>　　T形結(jié)構(gòu)件工裝夾具由背面自由成形改為強制成形，可焊工藝參數(shù)范圍變大，在自由成形獲得工藝參數(shù)基礎(chǔ)上繼續(xù)改善優(yōu)化，獲得了適用于不同厚度板材T形結(jié)構(gòu)件組合的工藝參數(shù)，加工焊接出了不同壁板、筋板厚度的焊接接頭。對自由成形和強制成形條件下焊接接頭顯微組織對比發(fā)現(xiàn)，自由成形焊接接頭晶粒雜亂無規(guī)則，強制成形下的焊接接頭晶粒較規(guī)則，粗大的晶粒垂直于壁板生長，反映了焊縫熔池的冷卻趨勢。不同應(yīng)力水平下，復(fù)合焊接鈦合金T形接頭的疲勞壽命不同。咬邊等缺