某型號發(fā)動機轉(zhuǎn)子TC4鈦合金葉片經(jīng)真空電子束焊接后,在服役過程中,焊縫處仍會產(chǎn)生疲勞裂紋,甚至個別出現(xiàn)了掉塊的問題。這嚴重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。本文針對此問題,采用噴丸滾壓復合工藝對葉片焊縫進行強化,研究TC4鈦合金葉片真空電子束焊縫復合工藝的強化效果。以TC4鈦合金真空電子束焊接接頭為研究對象,以殘余應力為重要指標和核心判據(jù)評價材料的疲勞性能,采用有限元分析方法,模擬鈦合金真空電子束焊接過程和復合工藝強化過程,計算真空電子束焊接后和復合工藝強化后接頭的殘余應力。同時,采用X射線衍射法檢測TC4鈦合金真空電子束焊接接頭和復合工藝強化后接頭的殘余應力。通過對比仿真和實驗結(jié)果,綜合分析TC4鈦合金焊接接頭焊接后與強化后殘余應力的變化情況,研究了鈦合金焊接接頭的疲勞性能變化情況。仿真結(jié)果表明:噴丸滾壓復合工藝強化后,TC4鈦合金接頭表面縱向殘余應力明顯降低,橫向殘余應力在中部位置同樣從-50 MPa急劇下降為-200 MPa左右。實驗結(jié)果表明:復合工藝強化后,TC4鈦合金焊接接頭表面橫向殘余應力由35 MPa左右降到了-140 MPa左右。通過實驗和仿真對比可以看出,兩者趨勢相近,表明了... 

【文章來源】：鄭州航空工業(yè)管理學院河南省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國某航空公司飛機葉片失效造成爆炸發(fā)動機葉片斷裂失效有許多都是因為葉片焊接接頭在服役過程中產(chǎn)生疲勞裂

1引言-2-對于真空電子束焊接后的鈦合金葉片容易在焊縫處產(chǎn)生疲勞裂紋而失效，甚至會出現(xiàn)掉塊的情況進行系統(tǒng)的理論研究，并提出技術(shù)解決方案是十分重要和迫切的,可進一步提升我國航空發(fā)動機的設(shè)計水平，最終開發(fā)出高推重比、低耗油率、高轉(zhuǎn)速的空用發(fā)動機。由于空用發(fā)動機應用的軍事背景，國際上對其加工技術(shù)實施了封鎖，發(fā)動機葉片的制造技術(shù)必須立足于自主研究開發(fā)與國產(chǎn)化的道路，所以，對發(fā)動機葉片的焊接與表面強化技術(shù)展開研究，對我國航空領(lǐng)域的發(fā)展具有極其重要的意義。同時，強化工藝的研究對我國零部件表面完整性制造及抗疲勞制造領(lǐng)域具有重大意義。1.2鈦合金焊接問題與焊接工藝分析航空發(fā)動機是飛機的重要組成部分，發(fā)動機的性能直接影響著整個飛機的運行狀況；葉片是發(fā)動機中最復雜的零件，具有數(shù)量多、精度要求高、加工難度大等特點[2]。發(fā)動機的減重能夠提高推重比，而空心葉片能夠滿足減少飛機整體質(zhì)量的要求，因此中空發(fā)動機葉片的應用在飛機減重方面具有重要意義。鑒于航空發(fā)動機處于高溫高壓、復雜載荷、交變機械應力等惡劣工作環(huán)境中，葉片極易發(fā)生故障，屬于薄壁易變形損壞零件，這就需要使用鈦合金或其他耐腐蝕以及高溫高壓的材料來制備轉(zhuǎn)子葉片。（1）鈦合金特點與應用本文研究對象發(fā)動機葉片（如圖1.2所示）材料為TC4鈦合金（Ti-Al-V系合金）。TC4鈦合金因其比強度和比剛度高、耐腐蝕性強、質(zhì)量輕、工作溫度范圍寬等優(yōu)點，是航空發(fā)動機葉片的常用材料[3]。圖1.2某型飛機第一級風扇機匣組件解剖件

1引言-3-TC4鈦合金是目前應用最為廣泛的一種（α+β）型雙相鈦合金，因其優(yōu)異的性能，不僅被廣泛應用于航空領(lǐng)域，同時還被應用在其它各個領(lǐng)域[4-5]：海洋工程（圖1.3(a)）、石油化工（圖1.3(b)）、體育用品、自行車領(lǐng)域（圖1.3(c)）。（a）海上鉆井（b）化工工業(yè)（c）自行車圖1.3鈦合金在其他領(lǐng)域的應用鈦合金加工制造工藝最常用的是焊接技術(shù)。海洋工程和化工工業(yè)的關(guān)鍵零部件大都采用焊接技術(shù)進行鈦合金的連接加工制造，由于零件所處環(huán)境比較惡劣，易發(fā)生腐蝕，因此對焊接接頭的疲勞性能要求較高。鈦合金自行車車架受力最大處是焊接接頭部位，因此對焊接接頭的疲勞性能要求也較高。鈦合金真空電子束焊接后焊縫的表面強化研究和疲勞性能研究同樣對這些領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2944173