航空用TC18钛合金电子束焊接温度与残余应力场研究
2021-12-21蒋红元张昌明
陕西理工大学学报(自然科学版) 2021年6期
关键词:焊缝
蒋红元,张昌明
(陕西理工大学 机械工程学院,陕西 汉中 723000)
TC18(Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe)是一种高强度、高韧性的钛合金,力学性能和耐腐蚀性能优良,广泛应用于航空航天领域,如制造飞机机身和起落架的关键承力构件等[1-4]。对于复杂的合金构件,需要用焊接方式固定或连接,电子束焊接以其良好的焊接特性,成为各种金属及其合金的一种重要焊接方式[5]。
真空电子束焊接具有能量高、焊缝和热影响区窄、焊接变形小、焊接环境真空等优点,大量用于各种金属或合金焊接[6-7]。近年来,国内外学者针对电子束焊接数值模拟提出了不同的研究方法,胡美娟等[8]研究了12 mm厚TC4钛合金平板电子束焊接温度场和应力场的数值模拟,通过计算结果与实验结果的对比,验证了有限元模型的正确性,得出了残余应力的应力状态和分布规律。陈国庆等[9]采用ANSYS软件建立了2Al2铝合金电子束焊接固液相变的三维瞬态模型,揭示了气孔的形成机理,结果表明,适当提高焊接速度和保持小孔熔深有利于金属蒸气的逸出。张永和等[10]分析了TC4钛合金压力容器电子束焊接模拟,进行了温度场分析,得到温度分布曲线,并对匙孔形态进行模拟分析,利用模拟结果进行工艺参数优化,为获得高质量的焊缝提供了参考依据。张伟等[11]建立了304不锈钢脉冲电子束焊接温度场模拟的三维有限元模型,得到了不同参数下温度场等值线和热循环曲线,结果表明,温度场存在的剧烈波动和分布规律与焊接电子束脉冲有关。……
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