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TC21钛合金电子束焊的焊接工艺

发布日期:2020-11-10 13:01 作者:牙买加赌场 点击:

  TC21钛合金是我国自主研发的新型飞机结构用钛合金,属于具有高强度、高韧性、高可焊性、损伤容限型、高抗疲劳能力等综合性能高的钛合金。该合金具有优良的强度、塑性、韧性、低的裂纹扩展速率匹配。目前比美国F-22飞机上的Ti-6-22-22S及苏-27飞机上的BT20,其综合性能和力学性能更加优异。特别是具有非常优异的电子束焊接性,适合制造大型整体框,发动机附近挂架、梁、接头、起落架部件等重要承力构件。

  在飞机结构上常用的厚度有:44mm、54mm、64mm、76mm等,它们的电子束焊的焊接工艺参数见图1。

  由于金属材料在焊接时,焊缝及其附近局部区域的金属在热循环作用下,产生了复杂的拘束和压缩塑性变形,在随后的冷却过程中难以恢复。当冷却到室温后,可能有一部分热应力被保留在接头中成为残余应力,同时也可能伴随着产生收缩和弯曲等参与变形。电子束焊接大厚度钛合金结构,往往出现相当大的残余应力。残余应力的存在导致了焊接结构件工作能力和可靠性下降,并会引起变形。

  减小残余应力的主要方法是焊后及时对焊接零件进行退火。焊接结束时间间隔与退火时间间隔,随合金、对接接头的厚度和特征而定,但一般不超过20~60个昼夜。在实际生产中,焊接与退火间这样短的时间间隔也会带来一定的困难,尤其是制造大型飞机的焊接结构时。延长焊接与退火时间间隔的一种方法是完成电子束焊接工序后对焊缝及近缝区施行散焦电子束局部热处理,以局部地消除焊接残余应力。

  由于散焦电子束对包含焊缝在内的局部区域进行加热,对构件的整体性能影响很小,且在一次真空循环中可以同时完成零件的焊接和局部热处理。因此,点子属局部热外处理。是对整体热处理的一种有效补充。由于电子束局部热处理具有处理时间短、节能、清洁等特点,对于无法进行整体热处理的复杂结构件来说,这是一种理想的方法。比如76mm厚的Ti21钛合金电子束焊接接头,在焊态下,其残余应力无明显分布规律,极大值已接近600MPa。经590℃/4h真空退火后应力显著降低,可以达到使用要求。

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