發(fā)布時間：2021-01-16 17:50

　　隨著空間技術的不斷發(fā)展,大型航天器的建設與飛行器的長期運行維護提出了空間焊接的需求,太空焊接受到了能量供應的限制,需要在較低的能量輸入條件下獲得較大熔深。電子束焊接方法具有能量利用率高等優(yōu)點,并且具有良好的空間適用性,同時脈沖作用能夠有效的增加熔深。為此,本文以空間結構常用的TC2鈦合金材料作為研究對象,開展2mm厚的TC2鈦合金薄板連續(xù)/脈沖電子束焊接的數值模擬研究。通過對TC2鈦合金薄板進行連續(xù)和脈沖電子束平板對接試驗發(fā)現,當連續(xù)電子束和脈沖電子束平均功率相同時,不同焊接參數下鈦合金薄板均能熔透。連續(xù)電子束焊接的焊縫成形良好,焊縫表面具有光滑、排列規(guī)則、致密的魚鱗紋,焊縫截面形貌為漏斗形。在脈沖電子束作用下,焊縫表面寬度降低,截面形貌由釘子形向楔形轉變,并且焊縫表面出現下凹,背面焊接飛濺增加,連續(xù)性變差。進一步采用計算流體力學數值模擬的方法研究脈沖電子束焊接參數對焊縫成形的影響機理。在脈沖電子束焊接時,由于脈沖峰值的能量密度高于連續(xù)焊接,金屬蒸汽反作用力增強,使得熔池表面形成下凹的小孔,流體向周圍排開,小孔底部液體向下流動,大量的能量帶到熔池底部,從而使得焊縫表面寬度減小。對于連續(xù)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

人類歷史上首次空間焊接試驗

]研究了脈沖激光重疊率對TC4鈦合金焊接接頭氣孔率的影響。結果表明，TC4鈦合金脈沖激光焊接中的氣孔形成原因是由于匙孔坍塌，熔池中的氣泡沒有逃離熔池形成。發(fā)現脈沖激光重疊率比較高時，先前脈沖激光形成的氣泡可以通過隨著多次熔化溢出，起到抑制氣孔的作用。1.3.2脈沖作用對接頭組織的影響齊鉑金等人[15]對比研究高頻脈沖TIG和常規(guī)直流TIG焊接0Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼時，發(fā)現高頻脈沖電流有效細化焊縫晶粒，并且脈沖頻率越高，金屬晶粒的平均尺寸越小，接頭的質量和力學性能得到提高。a)直流b)20kHc)25kHzd)30kHz圖1-2連續(xù)和脈沖TIG焊奧氏體不銹鋼焊縫金相組織[15]張曉鴻等人[16]焊接Inconel690也發(fā)現適當增大峰值電流、脈沖頻率、占空比可以有效細化焊縫晶粒組織，而基值電流的增加則對焊縫組織細化不利。劉黎明等人[17]使用交流脈沖TIG焊接AZ31B鎂合金板材，脈沖焊接時,熔池兩側附近溫度冷卻速度比直流TIG焊接時的冷卻速度更快,在焊接熔池附

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士論文-5-近區(qū)域的高溫停留時間短,使脈沖焊接接頭的熱影響區(qū)比連續(xù)焊接時更窄,而且組織也更細小均勻。JanakiRam等人[18]采用脈沖TIG焊接Inconel718認為。脈沖能量周期性變化使熱循環(huán)改變，熔池流動增強，冷卻速率加快，熔池熱梯度減少，最終導致晶粒細化。1.3.3脈沖作用對焊縫成形的影響謝小健等人[22]研究發(fā)現，隨著峰值功率的增加，焊縫熔深不斷增加，焊縫熔寬先增加后減��；而隨著脈沖寬度的增加，焊縫熔深不斷增加，焊縫熔寬先減小后增大。a)峰值功率與熔深、熔寬的關系b)脈沖寬度與熔深、熔寬的關系圖1-3脈沖參數對焊縫成形的影響[22]馬廣義等人[23]使用脈沖激光焊接HastelloyC-276發(fā)現，當單脈沖能量較小時，焊縫形貌為上寬下窄，隨著單脈沖能量增加，焊縫表面和焊縫背面的寬度均增加，焊縫趨于兩側平行。1.4脈沖電子束的研究進展脈沖電子束焊接實際上是一種多種焊接工藝參數分別獨立可調的電子束流。與連續(xù)電子束焊接相比，脈沖電子束焊接具有的更多的特征焊接工藝參數，如加速電壓、峰值電流，基值電流、脈沖頻率以及占空比等。束流波形通常為方波或接近方波的形式，理想的脈沖束流波形如圖1-4所示。其中Ip、Ib和Ia

【參考文獻】：
期刊論文
[1]薄板TC4鈦合金脈沖電子束焊接技術研究[J]. 范霽康,齊鉑金,李曉鵬,許海鷹,楊東青,彭勇,王克鴻.  稀有金屬材料與工程. 2019(12)
[2]電子束焊接熔池周期性波動的數值模擬[J]. 楊子酉,房玉超,何景山.  材料工程. 2019(09)
[3]表面張力對激光深熔焊熔池流動的影響[J]. 李俐群,郝雨,彭進.  焊接學報. 2019(02)
[4]走向太空的焊接技術[J]. 王敏,張驍,于濤,吳振強.  焊接. 2019(01)
[5]脈沖TIG焊接工藝參數對高溫鎳基合金焊縫組織的調控研究[J]. 張曉鴻,馬朋召,張康,陳靜青,陳輝.  機械工程學報. 2018(02)
[6]脈沖參數對脈沖激光焊縫成形影響的析因試驗研究[J]. 謝小健,羅怡,朱洋,萬瑞.  熱加工工藝. 2016(13)
[7]電子束定點焊接304不銹鋼熔池流動行為數值模擬[J]. 王厚勤,張秉剛,王廷,馮吉才.  焊接學報. 2016(03)
[8]激光深熔焊中熔池-小孔的動態(tài)行為模擬[J]. 史平安,萬強,龐盛永,顏怡霞,許恒.  材料熱處理學報. 2015(07)
[9]空間焊接技術研究現狀及展望[J]. 馮吉才,王厚勤,張秉剛,王廷.  焊接學報. 2015(06)
[10]Research on Pulsed Electron Beam Welding Gridbias Power Supply[J]. Xu Guoning1,Qi Bojin1,Xu Xianglong2,Dai Hailin11School of Mechanical Engineering and Automation,Beihang University,Beijing 100191,China2School of Mechanical and Transportation Engineer,China University of Petroleum,Beijing 102249,China.  稀有金屬材料與工程. 2011(S4)

碩士論文
[1]流體沖刷效應對EBW橫/平焊焊縫成形的規(guī)律研究[D]. 楊子酉.哈爾濱工業(yè)大學 2018



本文編號：2981267