GTAW工艺参数对TC4钛合金成形精度影响研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文GTAW工艺参数对TC4钛合金成形精度影响研究硕士研究生：王玉冬指导教师：马洪文副教授学科、专业：机械工程论文主审人：王茁教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文GTAW工艺参数对TC4钛合金成形精度影响研究硕士研究生：王玉冬指导教师：马洪文副教授学位级别：工学硕士学科、专业：机械工程所在单位：机电工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertation

2、fortheDegreeofM.EngResearchontheInfluenceofGTAWProcessParametersonTC4TitaniumAlloyFormingPrecisionCandidate:WangYudongSupervisor:Prof.MaHongwenAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExamination:Mar,20

3、18University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究

4、生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日摘要

5、钛及钛合金由于其密度低、比强度高、耐热性及耐腐蚀性好等一系列优点，被称为在目前航空航天领域中最具有应用前景的材料之一。但传统加工方法在进行钛合金加工时的加工性较差，且传统方法由于其较低的材料利用率会使成本过高。因此，钛合金电弧增材制造技术以其特有的优势得到了广泛的关注，而如何提高增材制造的成形精度又是一个新的挑战，目前国内对这方面的研究仍处于起步阶段。本课题来源于航天科工哈尔滨风华有限公司的“钛合金电弧增材制造关键技术研究”项目，课题以非熔化极气体保护焊（Gastungstenarcwelding，GTAW）为工艺方法，以TC4钛合金为

6、研究对象，重点分析了脉冲电流参数与热输入相关参数对焊道成形精度的影响，为钛合金GTAW工艺的高精度成形提供理论依据。首先，通过对应用于TC4钛合金电弧增材制造技术国内外发展现状所做的大量总结，针对GTAW增材制造工艺特点设计了直角坐标成形专机，并选择了相关的配套设备。根据钛合金成形直壁零件时不可避免的缺陷分析，分别为单层单道与多层单道成形提出了“有效”熔宽、“有效”比例等成形精度评价指标。其次，通过总结各工艺参数对成形精度的影响方式，发现降低成形过程中熔滴对熔池的冲击效果和控制熔池粘度以保持熔池的稳定性对提高成形精度具有至关重要的作用。

7、为探究熔滴在过渡时的运动状态，为此建立了“质量-弹簧”系统，利用数值计算软件WolframMathematica研究了脉冲参数对熔滴滴落动量的影响规律。为探究热输入参数对熔池稳定性的影响，利用有限元法分别研究了热输入参数对单层单道与多层单道成形时焊道受热过程的影响，并根据钛合金温度与熔池粘度的关系曲线，分析出其对成形精度的影响。最后，利用响应曲面法中的BBD试验设计方法，设计了三组GTAW成形试验，分别用于验证文章中分析的三部分内容：第一部分为脉冲电流参数通过影响熔滴滴落动量来影响成形精度；第二部分为热输入参数通过影响熔池粘度进而影响单

8、层单道成形精度；第三部分为热输入参数通过影响熔池粘度进而影响多层单道成形精度。并且利用Design-Expert软件对成形结果进行显著性分析与线性回归方程拟合，并总结出各个参数对成形结果的影响规律，最终预测