热变形对TC4氩弧拼焊板拉伸与疲劳性能的影响

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1、研究论文热变形对TC4氩弧拼焊板拉伸与疲劳性能的影响姚刚1，黄锐1，李光俊1，闰亮亮2，曾庆军2，童国权2(1．中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司，成都610092；2．南京航空航天大学机电学院，南京21()f)16)【摘要]在700℃下，对TC4氩弧拼焊板进行了3个变形量(主应变0．5％、1．6％、2．7％)的等双向拉伸成形，研究了热变形对TC4氩弧拼焊板单向拉伸性能和疲劳寿命的影响。结果表明：等双拉变形前后，Tc4氩弧拼焊板拉伸试样均断裂在焊接热影响区，热影响区的强度低于母材和焊缝?随着等双拉热变形量增加，Tc4拼焊板试样疲劳寿命有所增加

2、，这是因为一定变形量的热成形释放了焊接残余应力。关键词：TC4氩弧拼焊板；等双拉变形；热成形；疲劳性能EfkctsofHotFormingon1’ensileandFatiguePropertiesofTC4TIG]阳ilorWeIdedBlankYAoGan91，HuANGRuil，LIGuan西unl，YANLianglian分，zENGQin舀un2，ToNGGuoquan2(1．ChengduAircraRIndustries(Group)Co甲oration，Chengdu6l0092，China；2．CMEE，NanjinguniVer

3、sityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210叭6，china)IABSTRACTlEquibiaxialtensiletestofTC4T1GtailorweIdedblankiscarriedonthreecircumstances(principlestrainof5％，1．6％and2．7％)at700C，ande仟ectso仆otfomingontensileandfatiguepropertiesoftheblankarein、，est碴ated．Theresultshowsthatduringt

4、heequibiaxialtensiletest，tensilefractureofTIGtailor-weldedjointsoccursontheheat_affectedzoneandthestrengthoftheheat—afkctedzoneislowerthanthatofthebasemetalandtheweldingjojnt．Thef-atiguepropertyofTc4TIGtailor-weldedjointsincreaseswiththedef’ormationofequibiaxialtension．Thisisd

5、uetothereleaseofweldingresidualstressduringhotequibiaxialtension．Keywords：TC4TlGtailorweldedblank；Equibiaxialtension；Hotfbnning；FatiguepropenyDoI：10．16080／i．issnl671．833x．2016．18．099随着飞行器的技术性能向着高空、高速方向发展，对所使用材料的强度、耐热性等要求也越来越高⋯。传统的铝合金材料往往难以满足新型高速飞行器使用的需要，更多的钛合金板料被应用到飞机结构件以及壁板类零

6、件的制造中来f2。3I。由于飞机零件特别是机翼等部位的钣金零件尺寸很大，而钛合金板料的轧制宽度有限，因此大型钛合金钣金零件往往需要拼焊。目前航空工业中大型钛合金钣金零件一般是在零件上设计工艺分离面，分别成形钛合金零件的局部，最后利用专用焊接夹具进行焊接得到整个零部件【4J。但焊接变形和残余内应力将会影响零件质量和使用寿命。如果将原始钛合金板料进行拼焊，采用通用焊接夹具就可以得到大型零部件要求的毛坯尺寸，再进行整体成形，不仅可以降低制造成本、缩短制造周期，而且可以提高零部件制造精度和制造质量。钛合金板料，特别是Tc4，室温成形性能很差，一般需要热成形

7、或者超塑成形。以前，由于热成形机床尺寸的限制，这种方法难以应用。而目前各航空企业相继购置了大台面热成形机床，已经具备了成形大型零件的条件。航空零件的要求非常严格，拼焊板零件不仅要能够成形，而且必须确保成形后焊缝的性能满足要求，确保热成形后的钛合金零件能够达到航空工业标准。不少学者分别对激光焊接、电子束焊接的TC4钛合金板料进行了拉伸与疲劳试验15。8l，但拼焊板热变形之后材料的性能研究目前尚未见报道。本文利用氩弧焊拼焊了TC4板料，研究了热等双拉变形后TC4拼焊板的拉伸与疲劳性能。1试验条件1．1试验材料本研究采用厚度为1．5mm的钛合金TC4一M

8、薄板，化学成分如表1所示。对TC4钛合金进行TIG焊接，焊丝采用与母材相同的TC4材料，焊接过程按照航空工业标准HB／Z1