钛合金K-TIG深熔焊热源开发与数值仿真

K-TIG是在传统TIG焊基础上,将焊接电流提高到300 A甚至更高并配合钨极冷却系统形成“匙孔”效应,最终实现大熔深的焊接工艺方法。K-TIG焊缝熔宽相对于等离子和激光焊接等焊接方法较宽,熔池体积较大。传统的热源模型不适合K-TIG焊热源分布特点,基于SYSWELD仿真平台和钛合金K-TIG焊接实验结果,开发钛合金K-TIG深熔焊数值仿真组合热源模型。结果表明,双椭球热源分配系数取0.75,作用深度取4 mm时,仿真熔池与实际接头横截面相符,正面熔宽为12 mm,且背部熔宽为5 mm。温度热循环曲线和残余应力有限元仿真结果与实验结果基本一致,验证了所建立的K-TIG热源模型的准确性。     

K-TIG焊接接头的应力与变形

采用SYSWELD软件对Q345低合金钢板的匙孔型钨极气保焊（keyhole gas tungsten arc welding,K-TIG）焊接过程进行了模拟,选用了3种形式的组合热源对K-TIG焊接过程的温度场进行数值模拟,并与实际焊缝轮廓进行对比,发现采用上半部分双椭球热源和下半部分3D高斯热源的组合热源所得温度场与实际情况较为相似.并通过K-TIG焊接数值模拟,分别研究板厚、间隙和焊接速度对K-TIG焊接接头变形和应力的影响.结果表明,减小焊接板厚有利于减小焊后z向变形和横向残余应力,留出适当的间隙有利于减小焊后残余应力,增大焊接速度有利于减小焊后变形,但不利于控制焊后残余应力.     

10mm厚C-276合金K-TIG焊接组织和性能

采用Keyhole TIG(K-TIG)焊接工艺对10 mm厚C-276哈氏合金进行单面焊双面成形。焊缝截面无气孔、未熔合、裂纹等缺陷;焊缝区组织主要为细长的柱状晶,并伴随少量的析出物。采用ASTM G28A法进行晶间腐蚀试验,焊缝的平均腐蚀速率为4.418 mm/a,耐晶间腐蚀性能良好。接头的平均抗拉强度为735.5 MPa,断裂位置在母材处;拉伸断口分布大量的细密等轴韧窝,为典型的韧性断裂,接头韧性优良;在α=180°、d=4t的条件下进行侧弯试验,未发现裂纹产生。母材、热影响区及焊缝的硬度值差别不大,接头硬度的一致性良好。     

TC4钛合金K-TIG焊接接头的显微组织及力学性能

采用锁孔型钨极氩弧焊(K-TIG)在不同热量输入条件下焊接厚度为12 mm的Ti-6Al-4V(TC4)钛合金板,并研究焊缝金属区(WMZ)的显微组织、晶界特征及力学性能.实验结果表明:当输入热量为2.30～2.62 kJ/mm时,K-TIG焊缝成形良好,未出现明显的缺陷;当热输入逐渐增加时,α板条的长度增加,α'相和...