TC4鈦合金真空電子束焊接工藝研究.pdf

1、TC4鈦合金是20世紀(jì)50年代研究應(yīng)用的一種中等強(qiáng)度的α-β兩相型鈦合金,它含有6％的α穩(wěn)定元素A1和4%的β穩(wěn)定元素V。在航天、海洋工程、化工、汽車制造等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣。隨著鈦合金材料的廣泛應(yīng)用,焊接問題日益突出,常用的鈦合金焊接方法有鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊等。同時(shí),為保證焊縫接頭的可靠性,國(guó)內(nèi)外較多采用自動(dòng)焊接,并且,對(duì)接頭填充材料,保護(hù)氣體,焊接工藝規(guī)范參數(shù),焊接過(guò)程,質(zhì)量監(jiān)控等都有相應(yīng)的

2、技術(shù)要求,亦較為嚴(yán)格。主要是因?yàn)殁伡扳伜辖鹪诟邷叵聦?duì)氧、氮、氫和碳等具有極大的親合力,焊接過(guò)程中易產(chǎn)生氧化,造成熱裂紋傾向,影響焊接接頭質(zhì)量。本文通過(guò)對(duì)鈦及鈦合金的焊接性分析,結(jié)合公司實(shí)際使用的TC4鈦合金和實(shí)際生產(chǎn)情況,制訂了研究路線和技術(shù)方案。確定了以1.5mm厚和7mm厚的材料作為研究?jī)?nèi)容。在焊接工藝設(shè)計(jì)中,著重針對(duì)1.5mm厚的TC4鈦合金易變形的問題,設(shè)計(jì)制作了相關(guān)真空電子束焊接的專用的工藝裝備,確保了試樣和樣件的焊后尺寸。同

3、時(shí),對(duì)焊接接頭裝配定位焊接、焊接程序、焊接工藝參數(shù)優(yōu)化及其控制等進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)和施焊過(guò)程控制。對(duì)試樣和樣件的焊縫進(jìn)行X光探傷,機(jī)械性能試驗(yàn),達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。在對(duì)7mm厚的TC4鈦合金進(jìn)行焊接后,還進(jìn)行了用真空電子束進(jìn)行局部回火的工藝研究。對(duì)焊縫焊態(tài)和局部回火的焊縫進(jìn)行了金相組織分析,電子束局部熱處理后TC4鈦合金接頭的組織形態(tài)與電子束焊態(tài)基本相同,但焊縫區(qū)的晶粒組織略有細(xì)化,電子束局部熱處理后焊接接頭的拉伸力學(xué)性能均高于焊態(tài)。優(yōu)化的電

4、子束局部熱處理工藝完全可以使TC4鈦合金接頭的組織力學(xué)性能超過(guò)焊態(tài)。通過(guò)本文研究,制訂了適合于1.5mm和7mm厚的TC4鈦合金真空電子束焊接工藝參數(shù),通過(guò)試板試驗(yàn)后制訂的參數(shù),用于1.5mm和7mm厚的TC4鈦合金樣件的焊接。焊接質(zhì)量達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)的焊接質(zhì)量要求,同時(shí),經(jīng)過(guò)了效能試驗(yàn)的驗(yàn)證。本論文對(duì)TC4鈦合金采用真空電子束進(jìn)行的焊接工藝研究,研究結(jié)果分析和制訂的焊接工藝參數(shù)已用于產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)。產(chǎn)品焊接質(zhì)量達(dá)到了國(guó)家標(biāo)