钛合金薄板对接及锐角接电子束焊接.pdf

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1、学术论文RESEARCH钛合金薄板对接及锐角接电子束焊接ElectronBeamWeldingofTitaniumAlloySheetButtandAcuteCornerJoint中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司技术中心陈华杨磊倪家强刘新宇赵忠华张春光[摘要】针对TC4钛合金薄板对接接头和TCl钛合金薄板锐角接头进行电子束焊接工艺研究，得到TC4及TCl钛合金薄板的电子柬焊接工艺参数。通过常规力学性能测试和x射线检查，TC4钛合金对接焊缝的拉伸强度平均为1050MPa，达到了母材强度的95％以上。试验结果证明，上述工艺参数得到的焊缝，满

2、足设计及相关文件的要求。关键词：钛合金薄板电子束焊接锐角接头【ABSTRACT】TheelectronbeamweldingofTC4一thin-sheetbuttjointsandTC1acutecomerjointsisin-vestigated，theelectronbeamweldingparametersofthemareacquired．TheconventionalmechanicaltestandX-rayexaminationindicatethattheaveragestrengthoftheTC4buttiointsi

3、s1050MPa，morethan95％thatofthebodymaterial．Theexperimentalresultsshowthattheweldoftheparametersmeetrequirementsofthedesignandotherdocumentation．Keywords：TitaniumalloysheetElectronbeamweldingAcuteanglejoint钛合金材料具有比强度和比刚度高、耐腐蚀性和冲击韧性好、较高温度环境下具有较好的承载能力【11等优点，在航空制造领域中被广泛采用。某型号机尾

4、罩和大口盖零件，采用的就是TCl钛合金薄板和TC4钛合金薄板，连接方式为真空电子束焊接口】。机尾罩材料为TCl，厚度为1．2mm，其中过渡缘条和机尾罩主体之间的焊缝接头处角度很小，为15。左右。焊缝要求外侧成型，焊缝位置距顶边距离较大，采用高压真空电子束焊有效焦距约为500mm，能够达到焊缝的位置。因此TCl的焊接采用高压电子束焊接。锐角接头组对边的控制、锐角接头焊接程序的编制及焊接工艺参数的选择优化、电子束焊接聚焦电流的确定是完成该零件焊接的关键。大口盖的材料为TC4，厚度为lmm。由于其厚度较小，且要求进行单面焊双面成型，焊后要进行超塑

5、成型。由于零件为平板对接，故TC4的焊接采用中压真空电子束焊接。钛合金薄板电子束焊接边的加工方式选择与112航空制造技术·2013年第1／2期间隙控制，91．Omm的钛合金薄板电子束焊接工艺参数优化是完成该零件焊接的关键。1试验1．1焊前准备焊接接头的质量在很大程度上取决于待焊件的焊接区域清洁度，因此焊接试板、模拟件以及零件焊前必须保证焊接区域表面无任何油污、污染物、水印及氧化皮等污物，以避免产生气孔和裂纹等缺陷。因此焊件在酸洗后和焊接前需做如下处理：(1)采用不锈钢丝刷打磨待焊处，包括待焊件端面和焊接区域50～60ram处，至呈现金属光泽

6、。(2)采用不起毛的白布蘸丙酮擦拭待焊处，同时擦拭工装夹具及工作台，直至白布不变色。(3)装卡待焊件，对接接头组对间隙≤0．05mm，局部错边量≤0．02mm；角接接头组对间隙≤0．05mm，局部错边量≤0．10mm。1．2电子束焊接工艺高压定枪式(电压为150kV)真空电子束焊机，利用示教模式及变焦点方式进行焊接。高压电子束焊接可达性好，允许焊枪距离焊缝位置较远，因而能够实现一般焊接方法的焊炬、电极等难以接近部位的焊接。通过编制焊接程序控制电子束流、聚焦电流、焊接速度等的随时变化，可实现复杂接缝的自动焊接。TCl钛合金，厚度为1．2mm，

7、由于焊缝接头处角度很小(为15。左右)，焊缝要求外侧成型，焊缝位置距顶边距离较大，故TC1采用高压电子束焊接。中压动枪式(电压为60kV)真空电子束焊机，电子枪沿y、z轴方向运动，工件沿x轴运动。中压电子束焊接的束流较高压的柔和，容易控制实现焊缝的正反面成型，焊缝较宽且与母材过渡圆滑。TC4钛合金，厚度为lmm。由于其厚度较小，且要求进行单面焊双面成型，焊后要进行超塑成型。由于零件为平板对接，所以TC4的焊接采用中压真空电子束焊接。1．3电子束焊接工艺技术研究根据电子束焊接的特点及零件的具体要求，电子束焊接工艺的主要技术关键包括以下几个方面

8、。学术论文心臣里!!!里峭[二二二二]020040060080010001200140016()o距离～m图5焊接接头ESEM能谱线扫位置与谱线图Fig．5ESEMlinesca