超聲沖擊工藝對鈦合金焊接頭性能的影響研究.pdf

1、CP3鈦合金作為一種典型α鈦合金,具有強度高、耐腐蝕等優(yōu)點,廣泛應用于航空發(fā)動機、飛機隔熱板等部件的制造。目前,航空鈦合金零件中焊接結構的使用較為廣泛,針對焊接頭性能改善的研究也越來越受到重視。超聲沖擊是一種提高焊接結構性能的有效方法,該方法利用超聲波振動驅動沖擊頭高速撞擊金屬表面,使金屬產(chǎn)生塑性變形,從而起到強化焊縫的作用。
　　本文基于超聲沖擊的作用機理,對超聲沖擊處理后焊縫處粗糙度、殘余應力分布、疲勞性能、耐腐蝕性能以及微觀

2、組織等方面的改變進行了分析研究。
　　采用有限元分析軟件 ABAQUS,對 CP3鈦合金的激光焊接過程及超聲沖擊過程進行數(shù)值模擬分析,獲得了超聲沖擊處理后焊縫處的三向殘余應力分布規(guī)律。通過比較沿焊縫方向上的節(jié)點超聲沖擊前后的應力情況發(fā)現(xiàn):超聲沖擊處理能夠有效降低焊縫的殘余應力水平,將焊后的高值殘余拉應力完全消除,并在焊縫處形成有益的殘余壓應力場。
　　基于模擬仿真結果進行相應工藝試驗研究。針對現(xiàn)有超聲沖擊裝置進行改進,設計了

3、相應的氣動滑臺裝置,調節(jié)裝置以不同大小預壓力對焊縫進行全覆蓋沖擊,對沖擊后的焊縫進行性能測試,得到如下規(guī)律:超聲沖擊處理之后的焊縫表面粗糙度降低,且隨著預壓力的增大粗糙度數(shù)值先下降后趨于穩(wěn)定;焊后未經(jīng)超聲沖擊處理的焊縫處分布著高值殘余拉應力,經(jīng)超聲沖擊處理之后,焊縫處的殘余應力大幅度下降甚至轉變?yōu)闅堄鄩簯?且隨著預壓力的增加產(chǎn)生的殘余壓應力幅值增大,但當預壓力達到60N后,殘余應力幅值將趨于穩(wěn)定;超聲沖擊處理之后的焊縫顯微硬度隨著預壓