K423A鎳基高溫合金GTAW修復(fù)工藝及數(shù)值模擬研究.pdf

1、鎳基高溫合金K423A耐腐蝕性好、熔點高、高溫性能優(yōu)異,是航空發(fā)動機零部件制造過程中應(yīng)用最為廣泛的耐高溫材料。國內(nèi)在K423A合金零件整鑄過程中,由于工藝研究尚且不夠成熟,導(dǎo)致其鑄件易出現(xiàn)疏松、氣孔等缺陷。GTAW是目前材料加工過程中應(yīng)用較為成熟的焊接方法,可以較為精確地控制焊接熱輸入,在高溫合金焊接中有著廣泛的應(yīng)用。
　　本文針對鎳基高溫合金K423A精鑄件缺陷的修復(fù)需要,進行了K423A合金的GTAW補焊工藝基礎(chǔ)研究,并對不同

2、GTAW補焊電流的進行溫度場和應(yīng)力場進行了有限元數(shù)值分析。
　　利用有限元軟件ANSYS10.0建立了GTAW焊溫度場和應(yīng)力場有限元模型,分別連續(xù)加載25s的40A、60A、80A的補焊電流,并分析溫度場變化情況以及冷卻至35s時的應(yīng)力場。計算結(jié)果表明:隨著補焊熱源施加時間的增長,補焊區(qū)中心最高溫度急劇上升,溫度上升速率隨時間增加而降低,熱源加載至25s時, K423A鎳基高溫合金工件表面最高溫度分別達到了1682℃、1829℃和

3、1976℃。冷卻至35s時應(yīng)力場顯示:在緊挨補焊區(qū)周邊的母材上應(yīng)力值較小,模擬顯示拉應(yīng)力主要集中在遠(yuǎn)離補焊區(qū)的母材上,補焊區(qū)熔合線的局部區(qū)域也出現(xiàn)了較高的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力,采用80A補焊電流在該時刻的最高拉應(yīng)力為765MPa,最高壓應(yīng)力達到803Mpa,易產(chǎn)生應(yīng)力集中,裂紋出現(xiàn)的可能性很大。結(jié)果表明:采用60A補焊電流是較好的工藝參數(shù)。
　　K423A合金的GTAW補焊工藝研究表明:在焊接電壓等于10V,正面保護氣15L/min、反