TC4鈦合金激光填絲焊成形工藝與間隙容錯能力研究.pdf

1、整體葉盤技術(shù)被廣泛用于航空發(fā)動機風扇、渦輪的制造，該技術(shù)在簡化結(jié)構(gòu)、減輕重量的同時，也增加了受損葉盤的修復(fù)的難度。激光填絲焊接技術(shù)在具備激光熔焊優(yōu)勢的同時還具有接頭成形好、橋接能力強的優(yōu)點，非常適合整體葉盤的修復(fù)，然而關(guān)于鈦合金激光填絲焊基礎(chǔ)研究和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的不足是制約其在葉盤修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵因素。本文通過對TC4鈦合金激光填絲焊成形工藝與間隙容錯能力的研究，為激光填絲焊技術(shù)在葉盤修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用提供相關(guān)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，文章主要研究內(nèi)容如下:<

2、br>　　首先，開展了焊接工藝參數(shù)對焊縫宏觀成形影響的研究。通過對1mm厚TC4薄板的填絲拼焊實驗，定性研究了氣體保護流量、焊絲送入工藝和離焦量等基礎(chǔ)工藝參數(shù)對焊縫成形的影響并優(yōu)化出最佳工藝參數(shù)為:同軸保護氣流量5L/min、拖罩夾具保護氣流量20L/min;送絲方式采用前置送絲、送絲角度50°、絲光間距為零;拼焊最優(yōu)離焦量為+2mm。在優(yōu)化的基礎(chǔ)工藝參數(shù)條件下，定量研究了激光功率、焊接速度和送絲速度對焊縫成形的影響，并得出良好焊縫成形

3、的工藝條件為:在激光焊接線能量（K值）滿足30≤K＜40的同時單位體積焊絲對應(yīng)的激光能量（Q1值）也需滿足Q1≤48。
　　其次，進行了焊接工藝參數(shù)對接頭組織性能影響的研究。通過對不同工藝下焊接接頭的微觀組織和顯微硬度的觀測和分析，結(jié)果表明焊接接頭組織由粗大等軸晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和熱影響區(qū)過熱組織構(gòu)成，存在大量針狀馬氏體的柱狀晶區(qū)顯微硬度高于粗大等軸晶區(qū)。激光功率對接頭組織影響最大，隨著激光功率的增加，柱狀晶尺寸增大，針狀馬氏體數(shù)量密

4、集且分布雜亂，形成“籃網(wǎng)”狀組織，同時EDS分析顯示焊縫熔合區(qū)A1元素燒損明顯增加。
　　最后，構(gòu)建了間隙拼焊工藝參數(shù)理論模型并進行了間隙容錯能力研究。通過單板自熔焊和填絲堆焊實驗測量出焊時的基材和焊絲大致燒損量，并對拼焊間隙和焊絲填入量關(guān)系式進行修正，得到加入實際焊接材料燒損情況后的拼焊間隙、送絲速度和焊接速度的修正關(guān)系式，結(jié)合前文的焊縫宏觀成形條件，建立了間隙拼焊工藝參數(shù)理論模型。利用該理論模型計算出的工藝參數(shù)進行間隙容錯實驗