TC11鈦合金激光焊接性和工藝研究.pdf

1、本文針對(duì) TC11高強(qiáng)鈦合金進(jìn)行了激光焊接性及工藝研究，焊接性方面進(jìn)行熱裂紋敏感性研究，在此基礎(chǔ)上分別探索了對(duì)接激光自熔焊和角接激光填絲焊焊縫成形影響因素，分析了對(duì)接焊接頭組織和性能，以及焊接前后熱處理狀態(tài)對(duì)焊接質(zhì)量的影響。
　　熱裂紋敏感性研究表明 TC11鈦合金激光焊接熱裂紋敏感性與工藝參數(shù)有密切的關(guān)系。2.0 m/min的焊接速度下，熱裂紋敏感性隨激光功率的增加在3.5 kW達(dá)到最大后降低。采用不同焊接速度下與熔透相匹配的激

2、光激光功率進(jìn)行試驗(yàn)，熱裂紋敏感性在高速焊接下更高。激光功率升高造成焊縫金屬液相存留溫度降低和存留量增加是提高裂紋敏感性的原因，但功率過大也使焊件垂直于焊縫方向溫度梯度降低引起熱裂紋敏感性降低。
　　對(duì)接焊研究了激光功率、焊接速度、保護(hù)氣等工藝參數(shù)以及裝配錯(cuò)邊量和間隙量對(duì)焊縫成形的影響，角接填絲焊研究了激光功率、激光傾斜角度、激光作用點(diǎn)偏移量和送絲速度對(duì)焊縫成形的影響，分別對(duì)兩種方式下起焊點(diǎn)和收焊點(diǎn)的質(zhì)量進(jìn)行控制。對(duì)接焊工藝研究得到

3、1.0 m/min、2.0 m/min和3.0 m/min焊接速度下對(duì)應(yīng)的熔透激光功率分別為1.8 kW、3.0 kW和3.5 kW，裝配容許的最大間隙量和錯(cuò)邊量分別為0.15 mm和0.2 mm。角接填絲焊得到2.0 m/min的焊接速度下的優(yōu)化工藝參數(shù)為激光功率4.2 kW、傾斜角20°、激光作用點(diǎn)偏移量0.5 mm、送絲速度4.0 m/min、離焦量+8 mm。采用適宜運(yùn)動(dòng)能量上升和衰減的方式能夠保證焊縫起焊點(diǎn)和終焊點(diǎn)焊縫平滑過渡

4、。
　　TC11鈦合金激光對(duì)接焊焊縫為含交錯(cuò)α′馬氏體和ω相的粗大柱狀晶；熱影響區(qū)由母材至熔合線發(fā)生α+β到α+α′再到α′的轉(zhuǎn)變。隨著熱輸入量的增加，焊縫柱狀晶尺寸變大，α′馬氏體分布更加密集交錯(cuò)，焊縫中ω相含量增加；同時(shí)熱影響區(qū)寬度增加，粗晶區(qū)晶粒尺寸變大。在焊接速度2.0 m/min，激光功率2.8~3.2 kW的工藝參數(shù)下得到焊接接頭硬度從母材到焊縫逐漸上升，至焊縫達(dá)到最高值，3.0 kW激光功率下焊縫硬度達(dá)到480 HV