TA15鈦合金激光-TIG復(fù)合焊接及保護工藝研究.pdf

1、鈦及其合金具有諸如較小的密度、高的比強度、良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性、無磁無毒等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于航空航天、航海、石油化工、汽車、醫(yī)療、能源等諸多領(lǐng)域。鈦合金具有良好的焊接性，常用的焊接方法有鎢極氬弧焊、激光焊、電子束焊、攪拌摩擦焊等。激光-電弧復(fù)合焊接作為一種新的高效的焊接方法，在鋼鐵、鋁合金、鎂合金等材料的焊接領(lǐng)域獲得了良好的應(yīng)用。使用激光-TIG復(fù)合熱源進(jìn)行鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)件的焊接，在焊接生產(chǎn)效率、接頭性能、焊縫保護等方面有很大的優(yōu)勢

2、。
　　本文采用激光-TIG復(fù)合熱源對國產(chǎn)TA15鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)件進(jìn)行冷填絲對接焊接試驗，并與單TIG焊接進(jìn)行對比，研究了焊接、填絲及保護工藝;對焊接接頭進(jìn)行了測試，研究了焊縫保護對接頭性能的影響規(guī)律;分析了焊縫成型的特點，形成了控制焊縫成型的有效方法。為激光-TIG高效焊接方法在鈦合金焊接領(lǐng)域的推廣應(yīng)用提供工藝規(guī)范和性能數(shù)據(jù)支撐。
　　研究結(jié)果表明，激光-TIG復(fù)合熱源可以實現(xiàn)TA15鈦合金的高效焊接。不同的熱源布置模式（

3、TIG電弧在前和激光在前）具有不同的焊接工藝特點:當(dāng)TIG電弧在前時，熱源穿透能力更強;當(dāng)采用激光在前時焊接過程更穩(wěn)定，焊縫成型更好，更容易實現(xiàn)良好的焊接保護。
　　隨著拖罩保護時間縮短，焊縫污染程度加劇，焊接接頭靜拉伸及疲勞性能急劇降低。與單TIG焊接相比，激光-TIG復(fù)合焊接生產(chǎn)效率更高、熱輸入更低，焊接鈦合金時復(fù)合焊焊縫寬度更窄，焊縫晶粒更細(xì)。激光-TIG復(fù)合焊接的焊縫比單TIG焊縫具有更快的冷卻速率，保護相同時間時焊縫污染

4、程度更低。相同保護時間下，激光-TIG復(fù)合焊的接頭強度、塑性和疲勞性能均優(yōu)于單TIG焊接;獲得理想的接頭力學(xué)性能時，激光-TIG復(fù)合焊接需要的保護時間(12s)比單TIG焊接(20s)更短。
　　激光-TIG復(fù)合焊接TA15鈦合金時，由于焊接熱源功率密度集中，形成的熔池狹長、尖銳;在電弧壓力及表面張力驅(qū)動下，熔池液態(tài)金屬流往熔池尾部并堆積凝固，形成“山脊”狀焊縫。采用增加激光離焦量和增大鎢極尖端角度的方法，能對焊縫成型加以改善;但