TC4钛合金电子束焊接工艺技术研究

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1、学术论文RESEARCHTC4钛合金电子束焊接工艺技术研究ElectronBeamWeldingProcessingofTC4TitaniumAlloy中航工业成都飞机工业（集团）有限责任公司林　波　虞文军　李　飞　沈　剑中航工业北京航空制造工程研究所高能束流国防科技重点实验室唐振云　　　　　　　　　　　　[摘要]研究了厚板钛合金电子束焊接工艺及变生产效率高、深宽比大、变形小等众所周知的诸多优点，[4]形，分析了不同热处理工艺对焊接接头的拉伸性能和成为钛合金焊接的主要技术之一。冲击性能的影响。试验结果表明，焊缝的横向变形

2、量TC4合金属于一种中等强度的α+β型两相钛合比纵向变形量大，横向变形为0.4~0.6mm，纵向变形为金，含有6%α稳定元素Al和4%β稳定元素V。该合0.1~0.5mm。不同热处理条件对焊接接头的拉伸性能和金具有优异的综合性能，在航空和航天工业中获得了最冲击性能存在一定的影响。采用热处理工艺2的焊接广泛的应用。在航空工业中主要用于制造发动机的风接头抗拉强度、屈服强度略高于热处理工艺1，而其断扇和压气机盘及叶片，以及飞机结构中的梁、接头和隔[5]面收缩率、延伸率和冲击功均低于热处理工艺1。框等重要承力构件。本文对TC4合

3、金的电子束焊接关键词：钛合金　电子束焊接　焊接变形　力学工艺技术进行研究，分析了厚板钛合金电子束焊接变形性能及接头力学性能。[ABSTRACT]Theelectronbeamweldingtechnol-ogyanddistortionofthicktitaniumalloyjointsisinves-1　试验方法及条件tigated.Theeffectofheattreatmentontensileandimpact1.1　试验材料propertiesofthicktitaniumalloyjointsbyelectr

4、onbeam本试验选用TC4合金的主要化学成份见表1所示，weldingisanalyzed.Theresultsshowthatthetransverse材料厚度为53.5mm。distortionofthicktitaniumalloyjointsishigherthan　　　　　　　　　表1　TC4合金的主要化学成份％thelognitudinaldistortion.Thetransversedistortionis0.4~0.6mm,whilethelognitudinaldistortionis0.1~0.5

5、mm.AlVFeCONThetensileandimpactpropertyofweldedjointsisaffected5.50~6.753.50~4.50≤0.5≤0.1≤0.2≤0.05bydifferentheattreatmentparameter.Thetensilestrengthandyieldstrengthofweldedjointsbyheattreatmentpa-1.2　焊接及热处理rameter2arehigherthantheonesbyheattreatmentpa-焊接在ZD150－1

6、5B高压型电子束焊机上进行，最rameter1,butthepercentagereductionofarea,percentage大功率15kW，最大加速电压150kV，最大束流100mA。extensionandimpactworkoftheformerarelowerthan热处理试验按照HB7750-2004《钛合金真空热处theonesofthelater.理》标准执行。热处理工艺参见表2所示。Keywords:TitaniumalloyElectronbeamweld-ingDistortionMechani

7、calproperty表2　热处理工艺工艺焊前热处理工艺焊后热处理工艺随着航空和宇航的飞速发展和应用需求的增加，促910~940℃，2h进了钛合金的应用。目前，钛合金在航空领域的应用正工艺1740~760℃，2h+520~550℃，4h处于上升阶段。美国在20世纪80年代以后设计的各+590~610℃，4h种先进军用战斗机和轰炸机中,钛合金用量已经稳定910~940℃，2h工艺2590~610℃，2h+520~550℃，4h在20%以上。例如，第三代战斗机F-15钛合金用量占27%，而第四代战斗机F-22钛合金用量占41

8、%，其中1.3　力学性能试验[1-3]86%以上为TC4合金。而真空电子束焊接技术由于试验样坯的截取按照GB2649-89《焊接接头机械具有真空环境下焊接、焊缝纯净、质量高、控制精度高、性能试验取样方法》进行，沿焊缝的横向截取拉伸样2013年第18期·航空制造技术93学术论文RESEARCH坯，样坯的截取方位如图1所