TA15鈦合金電子束焊平行焊縫的獲得方法

通過采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對tc4鈦合金電子束焊縫熔凝區(qū)形狀尺寸進行預(yù)測研究.在大量工藝試驗的基礎(chǔ)上,采集網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本,并對訓(xùn)練樣本和測試樣本進行標(biāo)準(zhǔn)化,通過確定合適的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)算法以及網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練次數(shù),建立了從聚焦電流、電子束流和焊接速度到焊縫熔深、熔寬、正面焊縫寬度、深寬比、焊縫余高、釘頭半角的bp網(wǎng)絡(luò)映射模型.結(jié)果表明,網(wǎng)絡(luò)的最大輸出相對誤差不超過5%,說明該網(wǎng)絡(luò)具有較強的映射能力,能滿足預(yù)測要求.

利用電子束焊接方法,焊接厚6mm的ta12鈦合金板材。通過拉伸實驗、持久實驗和疲勞實驗對焊接接頭的力學(xué)性能進行研究,同時對疲勞斷口進行分析。結(jié)果表明:在室溫和550℃時,焊接接頭強度與母材相當(dāng);在室溫時,焊接接頭的塑性與母材存在明顯差異,焊接接頭的延伸率與母材相比有所下降;而在550℃時,焊接接頭塑性與母材相當(dāng)或略大。疲勞斷裂位置位于靠近熔合線附近的焊縫區(qū)域,裂紋源處于試樣亞表面處;焊縫中存在氣孔缺陷,但沒有觀察到由氣孔形成的裂紋源;在疲勞實驗過程中氣孔起加速裂紋擴展的作用,氣孔越靠近表面對疲勞性能的影響越大。

鋁合金因其良好的性能在航空航天、交通工具、機械制造等領(lǐng)獲得了廣泛應(yīng)用,其焊接性限制了鋁合金的進一步應(yīng)用和發(fā)展。電子束焊因其熔透性高、接頭性能優(yōu)良等優(yōu)點成為鋁合金焊接的重要方法之一。簡述了電子束焊接的基本原理和特點,綜述了鋁合金電子束焊在工藝、接頭組織性能、接頭缺陷預(yù)測和有限元數(shù)值模擬技術(shù)等方面的研究工作,展望了鋁合金電子束焊接的發(fā)展方向,對于今后系統(tǒng)開展鋁合金電子束焊接具有一定的參考。

為了探索鈦合金等離子弧焊接頭的疲勞性能,本文依據(jù)ta15標(biāo)準(zhǔn)試件和軋制板材試件疲勞試驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果,采用當(dāng)量應(yīng)力集中系數(shù)法,在ta15薄板等離子弧焊和對接焊縫磨削組合工藝試件的疲勞試驗基礎(chǔ)上,確定了中值當(dāng)量應(yīng)力集中系數(shù)和安全當(dāng)量應(yīng)力集中系數(shù),最后建立了該ta15薄板的s-n曲線,給出了應(yīng)用結(jié)論。

采用ansys有限元分析軟件,建立12mm厚tc4鈦合金平板電子束焊接溫度場和應(yīng)力場的三維有限元數(shù)值計算模型。模型采用圓錐體熱源考慮電子束焊接時的小孔效應(yīng);材料的熱學(xué)、力學(xué)性能參數(shù)隨溫度變化;相變和熔池內(nèi)液體的對流散熱通過比熱和熱導(dǎo)率的變化實現(xiàn)。計算結(jié)果表明:鈦合金電子束焊接時,熔池呈典型的卵形分布。高值縱向殘余拉應(yīng)力集中分布在焊縫中心線兩側(cè)距焊縫中心線4mm的區(qū)域內(nèi),平板內(nèi)部出現(xiàn)接近材料屈服極限的局部三維殘余拉應(yīng)力狀態(tài)。實驗得到的焊縫宏觀形貌和小孔釋放法檢測到的焊接殘余應(yīng)力對計算結(jié)果進行驗證,實驗結(jié)果和計算結(jié)果吻合較好,證明了有限元模型的正確性。

通過對tc4-dt鈦合金焊接接頭顯微組織的觀察和疲勞斷裂過程的原位觀測,分析了焊接接頭的顯微組織特征,研究了焊接接頭的疲勞裂紋萌生與擴展行為。結(jié)果表明:tc4-dt焊接接頭疲勞斷裂于母材區(qū),疲勞裂紋萌生于試樣的邊緣,裂紋既可以沿著初生α相擴展又能直接切過初生α相擴展,裂紋的萌生壽命占整個疲勞壽命的比例較大,裂紋的擴展壽命很短。

采用單邊缺口試樣，用掃描電鏡觀察了tc4-dt鈦合金母材及電子束焊接接頭焊縫區(qū)與熱影響區(qū)的疲勞斷口，分別分析了疲勞裂紋起裂源、擴展區(qū)及瞬斷區(qū)的斷口形貌特征。結(jié)果表明，疲勞裂紋均起裂于試樣缺口根部，并由試樣的一側(cè)擴展到另一側(cè)，裂紋擴展初期均沿一定的結(jié)晶面擴展，屬于脆性穿晶斷裂；母材和熱影響區(qū)的瞬斷部位均有明顯的韌窩出現(xiàn)，屬于塑性沿晶斷裂，而焊縫區(qū)斷口上韌窩不明顯；熱影響區(qū)疲勞斷口有疲勞條帶出現(xiàn)，但在母材和焊縫區(qū)斷口上很難看見。

采用統(tǒng)計分析的方法研究了固溶氫對tc4鈦合金電子束焊接頭疲勞壽命的影響,并對接頭試樣的疲勞斷裂位置和疲勞斷口形貌進行了觀察與分析。結(jié)果表明,氫顯著降低了tc4鈦合金試樣的疲勞壽命,氫含量0.028%(質(zhì)量分數(shù))的鈦合金的疲勞壽命僅為未充氫試樣的一半,當(dāng)氫含量增大到0.120%時,疲勞壽命降到了未充氫的五分之一。疲勞試樣多數(shù)斷于接頭的熱影響區(qū),造成這一結(jié)果的主要原因是熱影響區(qū)的組織不均勻性和氫含量相對較高。斷口的形貌特征表明,氫促進了疲勞裂紋的萌生和增加了裂紋擴展的速度,導(dǎo)致鈦合金電子束焊接頭的疲勞壽命顯著降低。

首先對50mm厚ta15鈦合金平板分別采用堆焊和對焊兩種方法進行電子束焊接,然后采用盲孔法測量了熱處理和未熱處理情況下焊接試件殘余應(yīng)力的分布情況.測量發(fā)現(xiàn),對接焊和堆焊試件上表面縱向應(yīng)力在焊縫和熱影響區(qū)呈現(xiàn)較大的拉應(yīng)力,且對接焊試件的縱向應(yīng)力大于堆焊試件;上表面橫向殘余應(yīng)力幅值較低,且整體呈現(xiàn)壓應(yīng)力分布.下表面的橫縱應(yīng)力整體上為壓應(yīng)力,且橫縱應(yīng)力的分布和大小非常接近.結(jié)果表明,熱處理工藝造成各試板的橫縱應(yīng)力趨于一致,整個試板上的應(yīng)力趨于均勻化,且堆焊試件的均勻化程度更明顯.

對大厚度鈦合金電子束焊接接頭的顯微組織、相組成和冷隔缺陷進行研究。結(jié)果表明，焊縫區(qū)組織為馬氏體α′相；熱影響區(qū)由細晶區(qū)和粗晶區(qū)兩部分組成，細晶區(qū)組織為初生α相＋β相＋等軸α相，粗晶區(qū)組織為少量的初生α相＋針狀α′相；母材區(qū)組織基本上都是長條狀和塊狀的初生α相，其間分布著少量殘余β相。對冷隔的形成原因進行了分析，并提出了預(yù)防措施。

采用現(xiàn)代測試手段分析ta15鈦合金活性劑補焊接頭微觀組織特征,探討鈦合金焊縫采用活性劑多次補焊的可行性。結(jié)果表明:涂有活性劑補焊接頭各區(qū)域結(jié)合良好,熱影響區(qū)域小且與焊縫區(qū)過渡平緩,沒有出現(xiàn)明顯分界;涂活性劑焊縫區(qū)晶內(nèi)組織并未因補焊次數(shù)的增加而粗大;焊縫接頭主要元素ti、al、mo、v和zr均分布均勻,沒有因采用活性劑而出現(xiàn)燒損和偏聚的現(xiàn)象;室溫下補焊焊縫組織由-αti組成;涂活性劑焊縫各補焊區(qū)硬度值接近,略低于正常焊縫區(qū)硬度。采用活性劑對鈦合金可以進行多次補焊并能夠獲得高質(zhì)量焊縫。

對10mmaz61鎂合金板材進行了真空電子束深熔焊接數(shù)值模擬研究.考慮到焊接過程中高溫金屬蒸氣等離子體的熱效應(yīng)及真空電子束焊接"匙孔"深熔熱效應(yīng)特征,建立了高斯面熱源與雙橢球體熱源復(fù)合的移動熱源模型,采用數(shù)值模擬的方法研究了鎂合金真空電子束焊接溫度循環(huán)特征及不同焊接工藝對焊縫成形的影響.結(jié)果表明,建立的復(fù)合熱源模型能夠獲得電子束深熔焊接的效果,并可模擬不同焊接工藝下的溫度場分布與電子束熱源作用下的焊縫成形,這也證明了該模型在az61鎂合金電子束平板焊接的熱效應(yīng)模擬中有較好的適用性.

tc4與ta15鈦合金氬弧焊疲勞特性對比分析——選用tg4和ta15的氬弧焊焊接件作為研究對象，分別進行4個應(yīng)力水平下的恒幅疲勞試驗。依據(jù)文建立的三參數(shù)疲勞壽命模型對試驗結(jié)果進行對比分析，ta15的氬弧焊的疲勞性在10～10范圍內(nèi)略優(yōu)于tg4氬弧焊，并討論了可能的影...

介紹了用電子束焊焊接汽車空調(diào)壓縮機鋁合金活塞部件的工藝方法,就焊接過程中存在的問題進行了分析。焊后零件通過拉伸、氣密、金相等試驗分析,電子束焊接工藝有利于提高鋁合金活塞焊縫質(zhì)量。

對原始組織為不同粗細片層組織的ta15鈦合金板材在兩相區(qū)進行75%的熱軋變形,并用金相法觀察變形后組織的球化行為,并分析變形機理。結(jié)果表明,晶內(nèi)片層狀α相隨變形量增加發(fā)生球化,球化程度與片層狀α相粗細有關(guān),粗片層狀組織發(fā)生扭曲和彎折,但等軸α晶粒較少;細片層狀組織大部分發(fā)生球化,生成均勻細小的等軸組織,這說明原始組織片層狀越細則變形后球化程度越高,組織更均勻細小。

采用gleeble-3500型熱模擬試驗機對片層組織ta15鈦合金進行等溫恒應(yīng)變速率壓縮試驗,研究其在兩相區(qū)860～970℃和應(yīng)變速率0.01～1s~(-1)范圍內(nèi)的熱變形行為和組織球化過程。結(jié)果表明:片層組織ta15合金兩相區(qū)變形應(yīng)力對溫度和應(yīng)變速率很敏感,應(yīng)力峰值高于等軸組織合金變形時的峰值,而且其前后應(yīng)力的硬化率和軟化率隨著溫度的降低和應(yīng)變速率的增大而逐漸增大。應(yīng)變對片層組織球化的影響最顯著,在本實驗條件下,片層組織開始球化的臨界應(yīng)變?yōu)?.34～0.59,完全球化需要的應(yīng)變?yōu)?.4～6.8。ta15片層組織兩相區(qū)變形應(yīng)力的軟化主要原因是片層組織球化和彎折。

根據(jù)長期積累的鈦及鈦合金軋制經(jīng)驗以及ta15鈦合金的性能特點,設(shè)計了ta15鈦合金薄板的1#軋制方案,并按照1#軋制方案試制了140kgta15鈦合金薄板。分析影響薄板板形的主要因素為:①熱軋工作輥的冷卻;②單向軋制。提出了解決薄板平直度的2#軋制方案,并按照2#軋制方案又試制了205kgta15鈦合金薄板。結(jié)果表明,改進后的2#軋制方案制備出的ta15鈦合金薄板,滿足18mm/m平直度要求,板形的一次檢驗合格率為94%,且各項性能指標(biāo)達到標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 國內(nèi)外電子束焊接技術(shù)研究現(xiàn)狀 摘要綜述了電子束焊接技術(shù)的國內(nèi)外研究發(fā)展動態(tài)。簡述了電子束焊接基本 原理及國內(nèi)外研究者已取得的部分研究成果,并展望了異種材料電子束焊接技術(shù) 的研究方向。 關(guān)鍵詞電子束焊接 0引言 隨著全球工業(yè)化步伐的加快及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的突飛猛進,焊接這門古老而現(xiàn) 代的技術(shù)也在不斷地完善和發(fā)展,可以說焊接已在現(xiàn)代的生產(chǎn)生活中占有極為重 要的地位。近代焊接技術(shù),自1882年出現(xiàn)碳弧焊開始,迄今已經(jīng)歷了100多年的 發(fā)展歷程,為了適應(yīng)工業(yè)發(fā)展及技術(shù)進步的需要,先后產(chǎn)生了埋弧焊、電阻焊、電 渣焊及各種氣體保護焊等一系列新的焊接方法。進入20世紀(jì)60年代后,隨著焊 接新能源的開發(fā)和焊接新工藝的研究,等離子弧切割與焊接、真空電子束焊接及 激光焊接等高能束技術(shù)也陸續(xù)應(yīng)用到各工業(yè)部門,使焊接技術(shù)達到了一個新的水 平。特別是近年來,航空、

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機載液冷冷板要求體積小、密封性和散熱效率高。本文采用真空釬焊-電子束焊復(fù)合焊接技術(shù)實現(xiàn)了3a21鋁合金冷板的焊接密封,在同等散熱效率的前提下,為機載液冷冷板的進一步微型化提供新的焊接密封方案。

采用3種不同的電子束焊接工藝焊接304不銹鋼,通過顯微組織觀察、xrd分析、極化曲線測試、動電位再活化(epr)試驗研究了不銹鋼焊縫的抗晶間腐蝕性能。結(jié)果表明:減少焊接熱輸入量和添加熔入性焊絲這兩種方法都能減少電子束焊縫中鉻的碳化物的析出,降低焊縫的敏化度,提高焊縫的抗晶間腐蝕性能;與減少焊接熱輸入量相比,添加熔入性焊絲對晶間腐蝕的影響更大,焊縫抗晶間腐蝕性能提高更顯著。

對t2紫銅與10#鋼電子束焊接工藝進行了初步的試驗與研究。試驗結(jié)果表明,焊前采用散焦電子束偏銅側(cè)預(yù)熱有利于減少熱裂紋傾向、增加焊接熔深并使焊縫表面成形改善;預(yù)熱后以合理的焊接工藝參數(shù)偏10#鋼0.3～0.5mm焊接是保證較大厚度工件形成勻稱焊縫的必要條件。