摘要本论文采用 10KW 光纤激光器焊接系统焊接厚度为8mm 的钛合金板材， 通过工艺试验研究了光纤激光焊接钛合金的焊缝成形状况及其工艺特点，通过金相试样观察了焊接接头的微观组织，并测试了焊接接头各区域显微硬度，以及室温下焊接接头的拉伸性能。试验所获数据证明焊接接头各区域的显微硬度都比母材高，且接头的抗拉强度和屈服强度高于母材，断面收缩率低于母材。试验结果表明：运用 10KW 光纤激光器焊接厚度为8mm 的钛合金，可以得到成形良好，性能优良且无裂纹和气孔等焊接缺陷的焊接接头。因此采用光纤激光焊接钛合金不仅焊缝成形好、微观组织及力学性能也能达到了相关标准要求.31799
毕业论文键词 钛合金；光纤激光焊接；接头微观组织；接头显微硬度；力学性能
Title Experimental Study on Fibre Laser Weldingof Titanium Alloy TC4
AbstractA fibre laser was used to weld titanium alloy with a thickness of 8mm．The weldingforming of the titanium alloy in the optical fiber laser welding is studied.Thetechnological features and properties of the optical fiber laser welded titaniumalloy were studied ． The microstructure of welded joints is analyzed bymetallographic sample.The hardness and tensile properties of the welded jointsare investigated. The experimental data show that the microhardness of the weldedjoints is higher than the base metal.The tensile strength and yield strength ofthe joints were higher than that of the base metal.And the shrinkage rate of thesection was lower than that of base metal.The test results showed that welded jointcan get good forming, no welding cracks and pores of welding defects.Therefore,the use of optical fiber laser welding titanium alloy not only welded seam,microstructure and mechanical properties also reached the relevant standards.
Keywords titanium alloy fibre laser welding welded joint microstructurewelded joint microhardness tensile strength
目次
1绪论3
1.1研究背景及意义..3
1.2钛合金的应用3
1.3激光焊接技术的发展现状.4
1.4国内外钛合金光纤激光焊接研究进展..3
1.5本课题研究内容..4
1.6研究方案..5
2试验设备简介..6
2.1光纤激光焊接试验设备..6
2.2电子万能试验机..9
2.3OLYMPUSGX41倒置金相显微镜..11
3TC4钛合金光纤激光焊接工艺试验.12
3.1试验前期准备.12
3.1.1试验材料.12
3.1.2焊件的装配12
3.2焊接过程12
3.2.1保护气的设置..12
3.2.2焊接工艺参数..13
3.2.3试验结果与分析.13
3.3本章小结16
4TA2钛合金光纤激光焊接工艺试验.17
4.1工艺试验前期准备..17
4.2焊接试验过程.18
4.3焊接接头的外观成形分析..19
4.4力学性能试验.19
4.4.1力学性能试验过程19
4.4.2力学性能试验结果及分析21
4.5金相组织试验.21
4.6焊接接头显微硬度试验23
4.7本章小结24
结论25
致谢27
参考文献..28
1 绪论
1.1 研究背景及意义钛合金是一种重要的运用于航空航天的结构材料，具有高比强度、高比刚度、耐腐蚀、耐高温等优点[1]。激光焊接能够有效的利用材料，提高材料的利用率，且焊接过程不添加焊丝，有效减轻结构的重量，节约加工成本，是制造航空结构的重要手段之一[2]。激光焊是通过利用高度聚焦的激光束辐射焊件表面产生热量， 熔化金属来进行焊接加工，属于高精密焊接方法[3]。相比于传统的焊接方法，激光焊具有很明显的优势，如能量密度高，热影响区小，热变形小，精度高等，且不需要特定的工作环境，在大气中即可进行焊接加工，过程易于控制，易与机器人系统相结合实现自动化，是一种先进的制造技术[4]。国内外的研究人员都非常重视激光焊的发展，并为之做了大量的试验研究，取得了不菲的成果，其中包括成功的将激光焊应用到航空航天制造领域，如德国、法国等国生产的空中客车就已经应用了激光焊接技术[5]。传统上钛合金的焊接通常采用 TIG、MIG、等离子弧焊等，但研究发现这几种焊接方法都在不同程度上存在着焊接接头的热影响区大、焊后变形大、焊缝区晶粒尺寸粗大等缺点[6]。相比于以往的钛合金焊接方法，钛合金激光焊接具有能量密度高、焊缝质量好、焊接精度高、不需要真空环境、易于实现智能化等优点[7]，将会是未来钛合金焊接的主要手段，也是钛合金焊接方式的主要发展前景，因此研究钛合金光纤激光焊接对于促进钛合金的实际应用具有重大意义。1.2 钛合金的应用钛合金作为一种现代新型材料，具备优良的综合性能。钛合金的发展开始于是 20 世纪50 年代。20 世纪 50～60 年代，钛合金主要发展方向是的高温钛合金和结构钛合金，70 年代研发出一批耐腐蚀的钛合金，80 年代以来至今，对钛合金的研究致力于进一步发展耐腐蚀钛合金和高强钛合金[8,9]。在室温下，钛合金有α相、（α+β）相、β相三种基体组织，据此我们也将钛合金分为以下三类：α钛合金，(α+β)钛合金和β钛合金。中国以 TA、TC、TB 来区分这三种钛合金。 TC4钛合金光纤激光焊工艺试验研究:http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_28074.html