TA15钛合金超高频氩弧焊工艺试验研究

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1、研究论文TAl5钛合金超高频氩弧焊工艺试验研究万晓慧1’2，赵海涛1’2，金俊龙1’2(1．中航工业北京航空制造工程研究所，北京100024；2．航空焊接与连接技术航空科技重点实验室，北京100024)[摘要】针对TAl5钛合金材料进行了超高频脉冲钨极氩弧焊接工艺试验。采用金相试验方法和力学性能试验对超高频焊接和常规焊接工艺下的显微组织和性能进行对比。结果表明，采用超高频氩弧焊的焊缝宽度明显比常规氩弧焊窄，晶粒尺寸减小30％以上；d相片层厚度要厚于常规焊，且分布更规律、更有序。超高频脉冲焊接接头抗拉强度与常规

2、氩弧焊基本相当，塑性优于常规氩弧焊，其疲劳性能也高于常规焊。关键词：TAl5钛合金；超高频氩弧焊；焊接；晶粒；疲旁『生能HighFrequencyPulseTungstenArcWeldingProcessTrialsofTAl5TitaniumAlloyWANXiaohuil一，ZHAOHaita01”，JINJunlon91，2(1．AVICBeijingAeronauticalManufacturingTechnologyResearchInstitute，Beijing100024，China；2．K

3、eyLaboratoryofAeronauticalTechnologyforWeldingandJoiningTechnology,Beijing100024，China)【ABSTRACTlHighfrequencypulsetungstenarcweldingprocesstrialsofTA15titaniumalloyarecarriedout．Themi-croscopicstructuresandpropertiesofweldwithhighfrequencyTIGandconventiona

4、lTIGarecomparedbasedonmetallo-graphictestandmechanicaltest．TheresultsshowthatthewidthofhighfrequencyTIGweldisobviouslynarrowerandthegrainsizeisdecreasedbymorethan30％．Italsoshowsthatthealphaphaselayeristhickerthanthatoftheconventionalwelding，andthedistributi

5、onismoreregularandmoreordered．Thetensilestrengthoftheultrahighfrequencypulseweld—ingjointisequaltothatoftheconventionalargonarcwelding，andtheplasticityisbetter,thefatiguepropertyishigher．Keywords：TA15titaniumalloy；Highfrequencypulsearcwelding；Welding；Grain；

6、FatiguepropertyDoI：10．16080／j．issnl671-833x．2017．07．082钛合金是一种重要的金属结构材料，与其他金属材料相比，它具有比强度高、中温强度高和耐蚀性好等特点，是飞机和发动机的重要结构材料。因此，在国防新型号及在役型号的研制和生产中，为减轻重量和制造成本，大量采用钛合金焊接结构”J。超高频脉冲氩弧焊接方法是近年来出现的一种新的焊接方法。该方法在新的IGBT逆变技术基础上，通过新的电源调制方式使焊接电源脉冲电流频率达到超高频状态(脉冲频率大于20kHz，最大可达80

7、kHz)【2】。与同等功率常规TIG工艺相比，超高频直流脉冲TIG焊的电弧压力、所获得的焊缝熔深、焊接速度均可提高2～3倍。超高频直流脉冲TIC焊过程中产生的一些特殊效应可用于改善钛合金熔池的凝固结晶过程，将成为改善钛合金焊接质量的有效途径之一【3J。TAl5钛合金属于高Al当量近0【型钛合金，既具有a型钛合金良好的热强性和可焊性，又具有接近于a+13型钛合金的工艺塑性，是用于制造500℃以下长时间工作飞机、发动机零件和焊接承力零部件的主要材料H。本文主要采用超高频直流脉冲TIG焊工艺方法对TAl5钛合金进行

8、了工艺试验研究，并与常规TIG焊方法的金相组织和力学性能进行比较。1试验及方法试验采用厚度为2mm的TAl5钛合金板材，其化学成分如表1所示。试验设备采用焊接机器人自动焊接设备，焊接工装使用带铜垫板的纵缝焊接夹具。所有试件待焊端面均经机械加工，之后用金属清洗剂去除表面油污，随后将试件放人HF和HN0，混合酸表1TAl5合金化学成分％材料TiAlzrMoVFeSiCNH0TAl5余5．5～7．01．5