TA15鈦合金激光-TIG復(fù)合焊接及保護(hù)工藝研究.pdf

1、鈦及其合金具有諸如較小的密度、高的比強(qiáng)度、良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性、無(wú)磁無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、航海、石油化工、汽車、醫(yī)療、能源等諸多領(lǐng)域。鈦合金具有良好的焊接性，常用的焊接方法有鎢極氬弧焊、激光焊、電子束焊、攪拌摩擦焊等。激光-電弧復(fù)合焊接作為一種新的高效的焊接方法，在鋼鐵、鋁合金、鎂合金等材料的焊接領(lǐng)域獲得了良好的應(yīng)用。使用激光-TIG復(fù)合熱源進(jìn)行鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)件的焊接，在焊接生產(chǎn)效率、接頭性能、焊縫保護(hù)等方面有很大的優(yōu)勢(shì)

2、。
　　本文采用激光-TIG復(fù)合熱源對(duì)國(guó)產(chǎn)TA15鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)件進(jìn)行冷填絲對(duì)接焊接試驗(yàn)，并與單TIG焊接進(jìn)行對(duì)比，研究了焊接、填絲及保護(hù)工藝;對(duì)焊接接頭進(jìn)行了測(cè)試，研究了焊縫保護(hù)對(duì)接頭性能的影響規(guī)律;分析了焊縫成型的特點(diǎn)，形成了控制焊縫成型的有效方法。為激光-TIG高效焊接方法在鈦合金焊接領(lǐng)域的推廣應(yīng)用提供工藝規(guī)范和性能數(shù)據(jù)支撐。
　　研究結(jié)果表明，激光-TIG復(fù)合熱源可以實(shí)現(xiàn)TA15鈦合金的高效焊接。不同的熱源布置模式（

3、TIG電弧在前和激光在前）具有不同的焊接工藝特點(diǎn):當(dāng)TIG電弧在前時(shí)，熱源穿透能力更強(qiáng);當(dāng)采用激光在前時(shí)焊接過程更穩(wěn)定，焊縫成型更好，更容易實(shí)現(xiàn)良好的焊接保護(hù)。
　　隨著拖罩保護(hù)時(shí)間縮短，焊縫污染程度加劇，焊接接頭靜拉伸及疲勞性能急劇降低。與單TIG焊接相比，激光-TIG復(fù)合焊接生產(chǎn)效率更高、熱輸入更低，焊接鈦合金時(shí)復(fù)合焊焊縫寬度更窄，焊縫晶粒更細(xì)。激光-TIG復(fù)合焊接的焊縫比單TIG焊縫具有更快的冷卻速率，保護(hù)相同時(shí)間時(shí)焊縫污染

4、程度更低。相同保護(hù)時(shí)間下，激光-TIG復(fù)合焊的接頭強(qiáng)度、塑性和疲勞性能均優(yōu)于單TIG焊接;獲得理想的接頭力學(xué)性能時(shí)，激光-TIG復(fù)合焊接需要的保護(hù)時(shí)間(12s)比單TIG焊接(20s)更短。
　　激光-TIG復(fù)合焊接TA15鈦合金時(shí)，由于焊接熱源功率密度集中，形成的熔池狹長(zhǎng)、尖銳;在電弧壓力及表面張力驅(qū)動(dòng)下，熔池液態(tài)金屬流往熔池尾部并堆積凝固，形成“山脊”狀焊縫。采用增加激光離焦量和增大鎢極尖端角度的方法，能對(duì)焊縫成型加以改善;但