钛合金Ti6Al4V超声波焊接研究

结合超声波金属焊接方法的特性和钛合金的焊接性分析,得出超声波金属焊接方法极其适用于钛合金薄片的焊接;通过扫描电镜观察和撕裂试验,对Ti6Al4V钛合金在不同焊接工艺参数下的焊接接头的横断面形貌及其力学性能进行了分析.结果表明:随着焊接时间的增长(即焊接能量的增大)接头横断面的削减程度增大,焊接时间是焊件质量的决定性因素;在1144.53N的静压力下Ti6Al4V钛合金的最佳焊接时间为125ms,其界面结合强度最高.     

多束流电子束焊接对Ti6Al4V钛合金薄板变形的影响

多束流电子束焊是一种能够同时产生多个电子束流作为焊接热源的电子束焊接新技术,能够有效的减小焊接应力和变形。为了减小Ti6Al4V钛合金薄板焊接变形,本文提出了一种新型的多束流电子束焊接技术,除了熔化金属的主束流外,还包括两个对称分布的辅助束流用来焊后加热。分别用传统电子束焊和多束流电子束焊对1 mm厚的Ti6Al4V钛合金薄板进行焊接试验,试验表明,通过调节两个辅助束流的位置和能量分布,多束流电子束焊能够有效减小钛合金薄板的焊接变形。     

钛合金管口激光焊接的温度场和应力场数值模拟

基于高斯体热源模型和ANSYS有限元软件,建立钛合金BT20管口激光焊接的数值分析模型,使用其APDL二次语言,利用多步循环来实现对激光焊接过程的模拟,并获得相应的温度场、应力场分布情况。从模拟结果可看出,随着激光束远离起始端,焊层上的拉应力值逐渐减小,并转变为压应力,最后趋向零。     

导热系数对钛合金切削绝热剪切影响的有限元模拟

利用ABAQUS/Explicit有限元软件,建立了硬质合金刀具-Ti6Al4V钛合金正交切削有限元模型,并对Ti6Al4V钛合金正交切削过程进行了有限元模拟。基于对Ti6Al4V钛合金正交切削实验,通过对比试验及仿真的切削力以及切屑形态对有限元模型进行了验证。利用所建立的有限元模型研究了导热系数的改变对Ti6Al4V钛合金切屑形态、温度分布以及切削力的影响。结果表明:随着导热系数的增加,切削力逐渐增大,剪切区的温度逐渐降低,绝热剪切程度减小。证明了在Ti6Al4V钛合金切削过程中,工件材料较低的导热系数是导致在剪切区产生绝热剪切现象的重要原因。     

钛合金表面脉冲电弧熔覆TiN组织与性能研究

以氮气作为保护气体和反应气体,利用脉冲电弧在Ti6Al4V钛合金表面制备TiN陶瓷涂层,借助SEM,XRD等分析手段研究TiN熔覆层的微观组织和物相组成,给出脉冲电流模式电弧制备TiN熔覆层特点。结果表明,相对于直流电弧而言,在相同焊接热输入下,脉冲氮气电弧能够有效地提高TiN熔覆层厚度和宽度,原因是脉冲电流提高了N离子浓度,有利于TiN熔覆层形成。TiN熔覆层具有明显的(200)择优取向,脉冲模式下TiN衍射强度增加。脉冲模式下TiN熔覆层的显微硬度高于直流模式,脉冲电流200 A时,TiN显微硬度达到2 600 HV,是Ti6Al4V合金的7.4倍。     

不同热处理工艺对Ti6Al4V钛合金微观结构和力学性能影响

通过对Ti6Al4V钛合金进行不同工艺的热处理,分析了不同工艺处理后的显微组织,进行了拉伸试验、示波冲击试验测试。研究固溶时效处理对Ti6Al4V钛合金显微组织、力学性能和冲击韧性的影响。利用金相显微镜、环境扫描电镜（ESEM）进一步分析了钛合金的组织、冲击断口特征与力学性能间的关系。结果表明随固溶温度增加,钛合金屈服强度和抗拉强度得到显著提高,塑韧性先增加后降低。优化热处理工艺后,Ti6Al4V钛合金经960 ℃ WQ和500℃ × 4 h AC处理,获得优良综合性能,σ0.2为1050MPa,σb为1120 MPa,Ak为46.22 J。钛合金固溶时效后的组织由β基体和析出的α相组成,片层状β相和小针丛状α相组织提高合金综合性能。     

Ti6Al4V钛合金背部加热辅助搅拌摩擦焊的温度场研究

以Ti6Al4V钛合金为研究对象,基于有限元软件Abaqus,建立了搅拌摩擦焊接过程的有限元分析模型,研究了传统搅拌摩擦焊及背部加热搅拌摩擦焊的焊接温度场。结果表明,采用合理的焊接工艺参数可使传统搅拌摩擦焊与背部加热搅拌摩擦焊的温度峰值接近,且温度峰值出现在搅拌头的后方。相比于传统搅拌摩擦焊,背部加搅拌摩擦焊过程中搅拌头前部的高温区域更大且温度梯度较小,有利于降低搅拌头的磨损。     

硬质合金刀具车削Ti6Al4V钛合金试验研究

文章采用单因素试验法,用未涂层硬质合金刀具和TiAlN涂层硬质合金刀具对Ti6Al4V钛合金进行了车削试验,通过对切削过程中刀具寿命、切削力、切削温度以及加工表面粗糙度的分析,得出了两种刀具车削钛合金的切削性能,为钛合金车削试验提供了依据.     

热处理工艺对大直径深孔用斜轧穿孔Ti6Al4V钛合金管坯性能的影响

通过斜轧穿孔方式制备Ti6A14V钛合金管坯,通过不同的热处理工艺研究其性能变化情况.结果发现,采用斜轧穿孔制备的Ti6A14V钛合金管坯完全可以满足相关标准的要求.     

氟化物A-TIG焊接Ti6Al4V的电弧行为

试验选用MF型氟盐(LiF,NaF,KF)、MF2型氟盐(MgF2,CaF2,BaF2)和KN型钾盐(KF,KCl,KBr)对氟化物A-TIG焊接Ti6Al4V的电弧行为进行了研究. 结果表明,LiF和KBr活性剂不会影响A-TIG焊电弧行为;KF和CaF2活性剂会显著收缩电弧,增加电弧温度,但不会影响电弧力;MgF2活性剂能显著收缩电弧,增加电弧温度,并能增大电弧力;BaF2活性剂不会影响电弧形态,但能增加电弧温度,减小电弧力;NaF和KCl活性剂可以不同程度地收缩电弧,增加电弧温度,但不会影响电弧力. 此外,A-TIG焊接Ti6Al4V应优先选用氟化物作为活性剂,在MF型氟盐中应优先选用KF,在MF2型氟盐中应优先选用MgF2.     

焊接温度场和残余应力的数值模拟

在ANSYS环境下,建立可行的三维焊接温度场、应力的动态模拟分析方法,为复杂焊接结构进行三维焊接温度场、应力场的分析提供了参考,并使有限元分析技术在焊接力学分析以及工程中得到了很好的应用。     

铝合金激光拼焊应力场数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS模拟铝合金激光拼焊时应力场的变化.选取的热源模型为高斯热源,利用ANSYS软件的APDL语言编写程序实现移动热源的加载.在模拟中不但要考虑一般激光焊接中参数对应力场的影响,还要考虑铝合金激光拼焊的特性.结果表明,在焊缝区工件处于拉应力状态,远离焊缝逐渐过渡到压应力状态.当激光功率3000～4500 W、焊接速度2～4 m/min时,随着激光功率增大和焊接速度降低,焊缝附近的拉应力峰值及应力分布范围增大.     

管道焊接过程的温度场数值模拟

以20#钢钢管的对接接头为研究对象,应用ANSYS软件,对其焊接过程的温度场进行了数值模拟,获得了其焊缝区的瞬态温度场以及各点的焊接热循环曲线.结果表明,起焊位置处各节点经历了两次升温过程,其它位置处节点只经历了一次;距离焊缝中心等距离的节点所经历的热循环过程呈现相同的变化规律;距焊缝中心远近不同的点所经历的热循环各不相同,节点越接近热源,温度升高越剧烈,所能达到的最高温度越高.     

镁合金真空电子束焊温度场分布的数值模拟研究

以有限元模拟软件ANSYS为平台,采用双椭球热源模型,对10mm厚AZ61镁合金进行真空电子束焊的温度场变化模拟研究.结果表明,在选取优化的工艺参数条件下,双椭球热源模型可以较真实的呈现出电子束焊温度场变化情况:通过对比模拟焊缝形貌与试验所得焊缝形貌表明,该模拟较好地体现出电子束深熔焊所具有的钉子型焊缝的特点.     

22MnB5钢焊接温度场及残余应力的数值模拟

利用Simufact Welding有限元软件研究了不同焊接工艺对22MnB5结构钢焊接温度场及残余应力的影响。结果表明,与其他焊接工艺相比,利用两个机器人同时从同方向进行焊接时得到的焊接变形和最终等效残余应力均为最小值,但焊接热影响区最大。     

钛合金环件径轴向轧制过程温度场模拟与分析

用Deform-3D有限元软件对钛合金环件轧制成形过程进行了模拟,分析了环件成形过程中的温度分布规律.结果表明:高温区在中心,低温区在外表面;由于受轴向轧制力的影响,较高的温度出现在端面.     

铝-钛合金线性摩擦焊接温度场和应力场的计算机模拟分析

在ANSYS软件中建立线性摩擦焊平衡阶段的二维FE模型,在此模拟中获得了温度场和应力场分布。在模型中使用一组焊接实验的变量参数,对Ti-6Al-4V钛合金和A2024铝合金焊接进行模拟,通过LFW简化模型,研究了夹具尺寸对模拟结果的影响。结果表明,夹具位置对产热有重要的影响。研究不同夹具安装位置对温度分布的影响,可以保证焊接过程中温度近似均匀分布。     

多电弧埋弧焊共熔池温度场动态数值模拟

在分析焊接过程中的能量方程、边界条件和焊接热源分布模型的基础上,建立双电弧运动作用下埋弧焊熔池的温度场数学模型,采用有限元方法计算与分析了不同焊接速度、焊接电压对双电弧埋弧焊熔池温度场分布的影响规律,得出了不同焊接速度、焊接电压参数下对应的熔池形态特征,为双电弧焊高速埋弧焊过程焊缝成形因素分析及工艺优化提供了基础.     

TC4钛合金空心叶片激光快速成形过程温度场数值模拟

建立了空心叶片激光快速成形过程温度场瞬态有限元数值模型，模拟了TC4钛合金空心叶片激光快速成形过程的温度场演变过程。结果表明：空心叶片激光快速成形温度场随熔池的移动及凝固和空心叶片逐层连续叠加沉积而动态演化。开始阶段，熔池较小，冷却速率较大（-1735℃／s左右），温度梯度较高（8．34×10^5℃／m左右），随着熔覆高度的增加，熔化区扩大，熔池冷却速率减小，温度梯度降低，3／4叶片高度处熔池重熔深度大于上两层熔覆层高度，熔池冷却速率为-438℃／s，熔池温度梯度为3．67×10^5℃／m，成形结束时，激光快速成形空心叶片温度沿Z轴方向呈梯度分布，基座内温度沿Z轴方向上升较慢，温度梯度为5×10^3℃／m，而从叶片根部到其顶部温度上升较快，温度梯度为2．6×10^4℃／m，到达叶片顶部温度为1542℃左右，表明虽然随熔覆高度的增加成形叶片表面换热作用加强，但整体散热方向没变，仍是从上至下，从熔池到基座。