中厚度鈦合金激光-MIG復(fù)合焊接特性研究.pdf

1、鈦合金以其優(yōu)異的綜合性能，成為應(yīng)用到航空航天結(jié)構(gòu)件的重要材料。本文對(duì)中厚板鈦合金進(jìn)行激光-MIG焊工藝進(jìn)行研究，并通過(guò)對(duì)焊縫微觀組織分析，探尋力學(xué)性能和組織存在的關(guān)系。
　　首先對(duì)焊接過(guò)程熔滴過(guò)渡行為進(jìn)行研究，研究結(jié)果表明激光功率增大，熔滴的過(guò)渡頻率fD發(fā)生變化，熔滴與激光束的距離DL-D也隨之改變。在3kW時(shí)fD趨于最大值，DL-D最小。隨著光絲間距增大，過(guò)渡頻率顯著增加。MIG電弧的電流達(dá)到190A，過(guò)渡狀態(tài)由大滴過(guò)渡轉(zhuǎn)變?yōu)樯?/p>

2、滴過(guò)渡；電壓對(duì)熔滴過(guò)渡起阻礙作用，當(dāng)電壓超過(guò)26V時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致熔滴無(wú)法正常過(guò)渡；保護(hù)氣流量為18L/min時(shí)，熔滴過(guò)渡的軸向性和過(guò)渡穩(wěn)定性最佳。
　　通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)坡口角度對(duì)打底焊的焊縫成形和抗拉強(qiáng)度有較大影響，當(dāng)坡口角度為60°試件焊縫抗拉強(qiáng)度最大，坡口角度為90°時(shí)對(duì)應(yīng)的熔深和熔寬最大。對(duì)15mm厚板采用雙面焊接形式，在一面焊接兩層后翻面焊接后兩層的焊接順序最佳。在大致相同的熱輸入量，焊接層數(shù)越多，熔寬和熱影響區(qū)寬度越小。

3、r>　　焊縫微觀組織的特征：部分具有較大的縱橫比、長(zhǎng)而平直α′馬氏體規(guī)則排列，呈集束形狀，形成魏氏組織；另一部分尺寸較小、縱橫比小的α′馬氏體，相互交織，形成網(wǎng)籃狀組織。微觀精細(xì)組織的特征：α′馬氏體的形態(tài)為粗大的板條狀和細(xì)長(zhǎng)的針狀；在馬氏體晶粒間，存在α-β組織，其組成為α+轉(zhuǎn)變?chǔ)?殘余β；在馬氏體晶內(nèi)存在位錯(cuò)結(jié)構(gòu)。
　　接著對(duì)TC4鈦合金激光-MIG焊接不同熱輸入條件下焊縫區(qū)的晶粒長(zhǎng)大和組織轉(zhuǎn)變進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，隨焊接熱輸

4、入的增大，α′馬氏體平均厚度變大，α′板條馬氏體的平均寬度由0.49um增長(zhǎng)到0.82um，位錯(cuò)密度顯著增加，α-β片層組織由條紋狀變?yōu)檫B續(xù)狀。
　　最后對(duì)多層焊層間組織性能進(jìn)行研究。層間重熔區(qū)的組織晶粒的生長(zhǎng)方向相互交錯(cuò)，晶粒的尺寸也相對(duì)變小，而層間熱影響區(qū)中α′+β片層的厚度變小。隨著焊接層數(shù)的增加，焊縫經(jīng)歷的層間熱循環(huán)和重熔次數(shù)增加，使其抗拉強(qiáng)度變大，抗沖擊性降低，斷裂形式由塑性斷裂變?yōu)轫g脆混合斷裂。隨著層間冷卻時(shí)間的增加，