TC4鈦合金真空電子束焊接工藝研究.pdf

1、TC4鈦合金是20世紀50年代研究應用的一種中等強度的α-β兩相型鈦合金,它含有6％的α穩(wěn)定元素A1和4%的β穩(wěn)定元素V。在航天、海洋工程、化工、汽車制造等領域的應用也越來越廣。隨著鈦合金材料的廣泛應用,焊接問題日益突出,常用的鈦合金焊接方法有鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊等。同時,為保證焊縫接頭的可靠性,國內(nèi)外較多采用自動焊接,并且,對接頭填充材料,保護氣體,焊接工藝規(guī)范參數(shù),焊接過程,質(zhì)量監(jiān)控等都有相應的

2、技術要求,亦較為嚴格。主要是因為鈦及鈦合金在高溫下對氧、氮、氫和碳等具有極大的親合力,焊接過程中易產(chǎn)生氧化,造成熱裂紋傾向,影響焊接接頭質(zhì)量。本文通過對鈦及鈦合金的焊接性分析,結(jié)合公司實際使用的TC4鈦合金和實際生產(chǎn)情況,制訂了研究路線和技術方案。確定了以1.5mm厚和7mm厚的材料作為研究內(nèi)容。在焊接工藝設計中,著重針對1.5mm厚的TC4鈦合金易變形的問題,設計制作了相關真空電子束焊接的專用的工藝裝備,確保了試樣和樣件的焊后尺寸。同

3、時,對焊接接頭裝配定位焊接、焊接程序、焊接工藝參數(shù)優(yōu)化及其控制等進行了具體的設計和施焊過程控制。對試樣和樣件的焊縫進行X光探傷,機械性能試驗,達到了設計要求。在對7mm厚的TC4鈦合金進行焊接后,還進行了用真空電子束進行局部回火的工藝研究。對焊縫焊態(tài)和局部回火的焊縫進行了金相組織分析,電子束局部熱處理后TC4鈦合金接頭的組織形態(tài)與電子束焊態(tài)基本相同,但焊縫區(qū)的晶粒組織略有細化,電子束局部熱處理后焊接接頭的拉伸力學性能均高于焊態(tài)。優(yōu)化的電

4、子束局部熱處理工藝完全可以使TC4鈦合金接頭的組織力學性能超過焊態(tài)。通過本文研究,制訂了適合于1.5mm和7mm厚的TC4鈦合金真空電子束焊接工藝參數(shù),通過試板試驗后制訂的參數(shù),用于1.5mm和7mm厚的TC4鈦合金樣件的焊接。焊接質(zhì)量達到了國家標準和國家軍用標準的焊接質(zhì)量要求,同時,經(jīng)過了效能試驗的驗證。本論文對TC4鈦合金采用真空電子束進行的焊接工藝研究,研究結(jié)果分析和制訂的焊接工藝參數(shù)已用于產(chǎn)品的實際生產(chǎn)。產(chǎn)品焊接質(zhì)量達到了國家標