钛合金薄板激光修饰焊残余应力研究.pdf

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1、焊接技术焊接技术WELDINGTECHNOLOGYWELDINGTECHNOLOGY接接头的断裂部位均在焊缝区域，断口内部凹凸不平且存在明显的撕裂棱，如图10（a）。对断口进行高倍扫钛合金薄板激光修饰焊残余应力研究描观察，断口形貌为不同尺寸和不同深度的韧窝花样，（102）（002）StudyonResidualStressforThinPlateofTitaniumAlloybyLaserModificationWelding如图10（b），焊接接头的断裂方式为塑性断裂。（100）武汉理工大学材料科学与工程

2、学院王俊杰常明（000）中航工业北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室何恩光陈俐杨璟α'[010][摘要]采用X射线法测量焊接残余应力，对比焊接等优点，而成为先进技术和焊接工艺发展的重要研研究了TC4钛合金薄板激光焊和激光修饰焊的残余应究方向，也是国防工业中必不可少的特种焊接技术。在力分布规律与特点。结果表明：激光修饰焊未改变TC4激光焊接过程中，能量密度很高的激光束作用于工件上α'马氏体钛合金薄板激光焊接接头残余应力的分布特征；激光的很窄的区域，使材料局部熔化、汽化，从而形成“小孔1μm修饰焊可

3、以显著降低焊接接头横向残余应力，X方向效应”，并随激光束移动在热源后面熔化的高温金属冷上的最大残余压应力由原来的409MPa降到345MPa，却形成焊缝。由于激光焊接加热集中，焊接接头温度梯（a）焊缝中α′马氏体Y方向则从316MPa降至278MPa，在焊缝两侧8mm范度变化大、焊件小，焊接残余应力的产生是不可避免的。0.2mm围内，应力值波动很小，基本呈现均匀分布，对于焊接焊接残余应力对焊接结构的脆性断裂、疲劳断裂、应力纵向残余应力激光修饰焊只是略微降低应力波动幅度；腐蚀等具有重要的影响。对于精密制造而言

4、，很小的焊（a）低倍照片（011）与激光焊的接头边缘处相比，由于边缘效应激光修饰接残余应力也将破坏结构的完整性。因此，确定激光焊（121）焊接产生的残余应力释放幅度较低，从27%~42%降到接残余应力的大小及其分布规律一直是人们所关注的（000）10%~18%。焦点问题之一。（110）B2关键词：X射线法TC4钛合金激光焊接焊钛合金具有比强度高、抗腐蚀性好、耐高温以及韧B2[111]接残余应力边缘效应性和焊接性较好等一系列优点，所以在航空航天飞行器[ABSTRACT]X-raydiffraction(XRD

5、)method中推广应用钛合金焊接结构已成为人们关注的重点。B2isusedtodeterminethedistributionofresidualstressin钛合金激光焊被视为一种理想的焊接方法。然而，利用laserbeamwelding(LBW)andlasermodificationwelding激光焊接钛合金时会产生咬边、焊塌等焊缝成形不良的(LMW)jointsofTC4titaniumalloy.Theresultsshowthat问题。为解决这些问题，修饰焊是一种有效的工艺途径，thech

6、aracteristicofLMWresidualstressissimilartothat即利用离焦激光束作用于焊缝表面，使焊缝表面形成浅α'马氏体1μmofLBW,butthemagnitudeoftransverseresidualstressis而宽的局部熔化，以消除焊缝表面的成形缺陷。许飞等[1]20μmmuchlowerobviously,thestresspeakofX-directionfalls的研究工作表明：激光修饰焊不仅可以显著改善铝合（b）焊缝中α′马氏体+B2相from409MPa

7、to345MPaandY-directionisfrom316MPa金焊缝咬边、下塌等成形不良缺陷，减小焊缝表层气孔，（b）高倍照片图9焊缝区域TEM分析to278MPa.Onbothsidesoftheweldwithin8mm,al-还可以细化接头组织，在一定程度上提高接头的强度和Fig.9TEMmicrostructureofweldedjoint图10激光焊接接头拉伸断口形貌terationofstressislittle.Forlongitudinalresidualstress,塑性。但是，修饰

8、焊对焊接接头的残余应力是否有影响，Fig.10Fracturemorphologiesoflaserweldedjointaftertensiletest表2Ti-22Al-27Nb/TC4合金激光焊接接头室温拉伸性能LMWonlyreducesamplitudeofstressslightly.Besides,目前还未见报道。duetotheedgeeffect,thereleasedstressvaluesa