超聲沖擊工藝對鈦合金焊接頭性能的影響研究.pdf

1、CP3鈦合金作為一種典型α鈦合金,具有強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)隔熱板等部件的制造。目前,航空鈦合金零件中焊接結(jié)構(gòu)的使用較為廣泛,針對焊接頭性能改善的研究也越來越受到重視。超聲沖擊是一種提高焊接結(jié)構(gòu)性能的有效方法,該方法利用超聲波振動(dòng)驅(qū)動(dòng)沖擊頭高速撞擊金屬表面,使金屬產(chǎn)生塑性變形,從而起到強(qiáng)化焊縫的作用。
　　本文基于超聲沖擊的作用機(jī)理,對超聲沖擊處理后焊縫處粗糙度、殘余應(yīng)力分布、疲勞性能、耐腐蝕性能以及微觀

2、組織等方面的改變進(jìn)行了分析研究。
　　采用有限元分析軟件 ABAQUS,對 CP3鈦合金的激光焊接過程及超聲沖擊過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析,獲得了超聲沖擊處理后焊縫處的三向殘余應(yīng)力分布規(guī)律。通過比較沿焊縫方向上的節(jié)點(diǎn)超聲沖擊前后的應(yīng)力情況發(fā)現(xiàn):超聲沖擊處理能夠有效降低焊縫的殘余應(yīng)力水平,將焊后的高值殘余拉應(yīng)力完全消除,并在焊縫處形成有益的殘余壓應(yīng)力場。
　　基于模擬仿真結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)工藝試驗(yàn)研究。針對現(xiàn)有超聲沖擊裝置進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)了

3、相應(yīng)的氣動(dòng)滑臺裝置,調(diào)節(jié)裝置以不同大小預(yù)壓力對焊縫進(jìn)行全覆蓋沖擊,對沖擊后的焊縫進(jìn)行性能測試,得到如下規(guī)律:超聲沖擊處理之后的焊縫表面粗糙度降低,且隨著預(yù)壓力的增大粗糙度數(shù)值先下降后趨于穩(wěn)定;焊后未經(jīng)超聲沖擊處理的焊縫處分布著高值殘余拉應(yīng)力,經(jīng)超聲沖擊處理之后,焊縫處的殘余應(yīng)力大幅度下降甚至轉(zhuǎn)變?yōu)闅堄鄩簯?yīng)力,且隨著預(yù)壓力的增加產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力幅值增大,但當(dāng)預(yù)壓力達(dá)到60N后,殘余應(yīng)力幅值將趨于穩(wěn)定;超聲沖擊處理之后的焊縫顯微硬度隨著預(yù)壓