TA15钛合金薄板等离子弧对接焊缝疲劳特性研究

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1、第1卷第3期2010年8』j航李工程进展ADVANCESINAER()NAUTlCAI，SCIENCEANDEN(；INEERlN(；V01．1NO．3Aug．2010文章编号：1674—8190(2010)03—210—04TA15钛合金薄板等离子弧对接焊缝疲劳特性研究王向明1，刘文埏2(1．沈阳飞机设计研究所。沈阳110035)(2．北京航窄航天人学同体力学所．北京】00083)摘要：为了探索钛合金等离子弧焊接头的疲劳性能，本文依据TAl5标准试件和轧制板材试件疲劳试验数据处理结果。采用当量应力集I

2、I系数法，在TAl5薄板等离子弧焊和对接

3、焊缝磨削组合工艺试件的疲劳试验基础上，确定了中值当量应力集中系数和安全当量应力集中系数，最后建立J，该TAl5薄板的孓N曲线，给出了应用结论。关键词：钛合金；等离子弧焊；磨削；疲劳性能；当量应力集中；孓N曲线中图分类号：TG444+．74；TGll3．25+5文献标识码：AStudyontheFatiguePropertyofPlasmaArcButtWeldingofTAI5TitaniumSheetWangXiangming‘。LiuWentin92(1．ShenyangAircraftDcsignandResearchInstitute。

4、Shenyang110035，China)(2。Instituteof．SolidMechanics，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100083，China)Abstract：Inordertostudythefatiguepropcrtyofplasmaarcbuttweldintitaniumalloy，basedontheprocessingofthefatiguetestresultsofthestandardspecimens，parentsplatespec

5、imensandplasmaarcwelding(PAW)buttiointsspecimensmadeofTAl5titaniumsheet，themeanequivalenttheoreticalstressconcentrationcoeffi—cient(E'I’SCC)andthereliableETSCCaredeterminedbyEq’SCCmethodandthefatiguetestofTAl5PAWbuttjointsspecimenswithburnishingweld．ThentheS-Ncurvesforthewel

6、dedspecimensisestablishedforcar—tyingonaninvestigationintothefatiguepropertyofTAl5PAW．Finally，theanalysisconclusionandtheengi—neeringapplicationadvicearepresentedinthispaper．Keywords：titaniumalloy；plasmaarcwelding；grinding；fatigueproperty；equivalentstressconcentration；SNcurv

7、e0引言等离子弧焊是由钨极惰性气体保护焊演变而来的一种特殊焊接方法，具有热量高度集中、电弧挺直度好、焊缝较窄、热影响区小、接头质蘑易于保证等特点[1]。钛及钛合金等离子弧焊单层焊的极限厚度可达12ram。有些钛合金如Ti一6AI一4V的等离子弧焊接头具有很好的韧度L2]。另外，某些钛合金结构需要等离子弧焊技术，例如波纹腹板梁的焊接‘引。TAl5钛合金焊接性能优异¨J，其氩弧焊、电收稿日期：20lO—07一15；修回日期：2010—08—20通信作者：王向明，w_xm601@yahoo．coin．en子束焊接结构等都得到了很好地应用。为了探索TA

8、l5钛合金等离子弧焊接头的机械性能，特别是疲劳性能，对于研究类似焊接结构在飞机主承力结构的应用前景具有实JH价值。同钛合金其它焊接结构性能要求一样，若考核TAl5等离子弧焊接结构在色机主承力结构中的应用前景，其疲劳性能必须达到飞机结构寿命的设计指标要求。因此，研究TAl5钛合金等离子弧焊接结构的疲劳特性具有工程实用价值。本文依据TAl5标准试件和轧制板材试件疲劳试验数据处理结果，采用当量应力集中系数法[5I，通过TAl5薄板等离子弧焊和对接焊缝磨削组合工艺试件的疲劳试验，确定其中值K，。和安全(K，。)。。所谓当量应力集中系数足指如果某种钛合金

9、焊接件的中值寿命与在相同疲劳载荷下应力集中系数为K，。的钛合金材料中值寿命相同，则称K。。为该钛合金焊接件的当量应力集中系数，它可以用于评价焊缝质量优