12mm厚钛合金平板电子束焊接的数值模拟

利用电子束焊接方法,焊接厚6mm的ta12钛合金板材。通过拉伸实验、持久实验和疲劳实验对焊接接头的力学性能进行研究,同时对疲劳断口进行分析。结果表明:在室温和550℃时,焊接接头强度与母材相当;在室温时,焊接接头的塑性与母材存在明显差异,焊接接头的延伸率与母材相比有所下降;而在550℃时,焊接接头塑性与母材相当或略大。疲劳断裂位置位于靠近熔合线附近的焊缝区域,裂纹源处于试样亚表面处;焊缝中存在气孔缺陷,但没有观察到由气孔形成的裂纹源;在疲劳实验过程中气孔起加速裂纹扩展的作用,气孔越靠近表面对疲劳性能的影响越大。

铝合金因其良好的性能在航空航天、交通工具、机械制造等领获得了广泛应用,其焊接性限制了铝合金的进一步应用和发展。电子束焊因其熔透性高、接头性能优良等优点成为铝合金焊接的重要方法之一。简述了电子束焊接的基本原理和特点,综述了铝合金电子束焊在工艺、接头组织性能、接头缺陷预测和有限元数值模拟技术等方面的研究工作,展望了铝合金电子束焊接的发展方向,对于今后系统开展铝合金电子束焊接具有一定的参考。

通过对tc4-dt钛合金焊接接头显微组织的观察和疲劳断裂过程的原位观测,分析了焊接接头的显微组织特征,研究了焊接接头的疲劳裂纹萌生与扩展行为。结果表明:tc4-dt焊接接头疲劳断裂于母材区,疲劳裂纹萌生于试样的边缘,裂纹既可以沿着初生α相扩展又能直接切过初生α相扩展,裂纹的萌生寿命占整个疲劳寿命的比例较大,裂纹的扩展寿命很短。

采用单边缺口试样，用扫描电镜观察了tc4-dt钛合金母材及电子束焊接接头焊缝区与热影响区的疲劳断口，分别分析了疲劳裂纹起裂源、扩展区及瞬断区的断口形貌特征。结果表明，疲劳裂纹均起裂于试样缺口根部，并由试样的一侧扩展到另一侧，裂纹扩展初期均沿一定的结晶面扩展，属于脆性穿晶断裂；母材和热影响区的瞬断部位均有明显的韧窝出现，属于塑性沿晶断裂，而焊缝区断口上韧窝不明显；热影响区疲劳断口有疲劳条带出现，但在母材和焊缝区断口上很难看见。

对10mmaz61镁合金板材进行了真空电子束深熔焊接数值模拟研究.考虑到焊接过程中高温金属蒸气等离子体的热效应及真空电子束焊接"匙孔"深熔热效应特征,建立了高斯面热源与双椭球体热源复合的移动热源模型,采用数值模拟的方法研究了镁合金真空电子束焊接温度循环特征及不同焊接工艺对焊缝成形的影响.结果表明,建立的复合热源模型能够获得电子束深熔焊接的效果,并可模拟不同焊接工艺下的温度场分布与电子束热源作用下的焊缝成形,这也证明了该模型在az61镁合金电子束平板焊接的热效应模拟中有较好的适用性.

首先对50mm厚ta15钛合金平板分别采用堆焊和对焊两种方法进行电子束焊接,然后采用盲孔法测量了热处理和未热处理情况下焊接试件残余应力的分布情况.测量发现,对接焊和堆焊试件上表面纵向应力在焊缝和热影响区呈现较大的拉应力,且对接焊试件的纵向应力大于堆焊试件;上表面横向残余应力幅值较低,且整体呈现压应力分布.下表面的横纵应力整体上为压应力,且横纵应力的分布和大小非常接近.结果表明,热处理工艺造成各试板的横纵应力趋于一致,整个试板上的应力趋于均匀化,且堆焊试件的均匀化程度更明显.

采用统计分析的方法研究了固溶氢对tc4钛合金电子束焊接头疲劳寿命的影响,并对接头试样的疲劳断裂位置和疲劳断口形貌进行了观察与分析。结果表明,氢显著降低了tc4钛合金试样的疲劳寿命,氢含量0.028%(质量分数)的钛合金的疲劳寿命仅为未充氢试样的一半,当氢含量增大到0.120%时,疲劳寿命降到了未充氢的五分之一。疲劳试样多数断于接头的热影响区,造成这一结果的主要原因是热影响区的组织不均匀性和氢含量相对较高。断口的形貌特征表明,氢促进了疲劳裂纹的萌生和增加了裂纹扩展的速度,导致钛合金电子束焊接头的疲劳寿命显著降低。

对大厚度钛合金电子束焊接接头的显微组织、相组成和冷隔缺陷进行研究。结果表明，焊缝区组织为马氏体α′相；热影响区由细晶区和粗晶区两部分组成，细晶区组织为初生α相＋β相＋等轴α相，粗晶区组织为少量的初生α相＋针状α′相；母材区组织基本上都是长条状和块状的初生α相，其间分布着少量残余β相。对冷隔的形成原因进行了分析，并提出了预防措施。

阀门阀体模拟件的电子束焊接

截面平行的焊缝是保证中大厚度焊接结构熔合区组织均匀性及力学性能连续性的重要条件,在工程中有着重要应用。本文在对焊缝形貌进行观察及分析的基础上,研究获得平行焊缝的工艺方法。结果表明,对焊接速度、电子束流及聚焦电流等焊接参数进行综合调节,可以有效改变焊缝形貌,使焊缝逐步趋于平行。增加偏摆扫描并控制扫描的频率和幅度,可以获得一系列具有不同熔宽的平行焊缝。

通过采用人工神经网络方法对tc4钛合金电子束焊缝熔凝区形状尺寸进行预测研究.在大量工艺试验的基础上,采集网络训练样本,并对训练样本和测试样本进行标准化,通过确定合适的人工神经网络模型、网络结构、网络算法以及网络训练次数,建立了从聚焦电流、电子束流和焊接速度到焊缝熔深、熔宽、正面焊缝宽度、深宽比、焊缝余高、钉头半角的bp网络映射模型.结果表明,网络的最大输出相对误差不超过5%,说明该网络具有较强的映射能力,能满足预测要求.

介绍了用电子束焊焊接汽车空调压缩机铝合金活塞部件的工艺方法,就焊接过程中存在的问题进行了分析。焊后零件通过拉伸、气密、金相等试验分析,电子束焊接工艺有利于提高铝合金活塞焊缝质量。

日本爱海拉职业训练所研究了薄铝板电子束焊的焊缝。在铝和不锈钢中采用了电子束焊和气体保护钨极弧焊,对不同的焊接速度产生的焊缝表面与形变进行了对比。研究结果:用两块厚为0.04英时的合金板进行电子束对焊试验,其中一块是铝合金a1100p1/2硬度(含铜0.1,锰0.01,微量镁和铬);另一块是合金钢a5052p1/2硬度(含铜0.02,镁2.4,锰0.02,硅0.09,

1 国内外电子束焊接技术研究现状 摘要综述了电子束焊接技术的国内外研究发展动态。简述了电子束焊接基本 原理及国内外研究者已取得的部分研究成果,并展望了异种材料电子束焊接技术 的研究方向。 关键词电子束焊接 0引言 随着全球工业化步伐的加快及现代科学技术的突飞猛进,焊接这门古老而现 代的技术也在不断地完善和发展,可以说焊接已在现代的生产生活中占有极为重 要的地位。近代焊接技术,自1882年出现碳弧焊开始,迄今已经历了100多年的 发展历程,为了适应工业发展及技术进步的需要,先后产生了埋弧焊、电阻焊、电 渣焊及各种气体保护焊等一系列新的焊接方法。进入20世纪60年代后,随着焊 接新能源的开发和焊接新工艺的研究,等离子弧切割与焊接、真空电子束焊接及 激光焊接等高能束技术也陆续应用到各工业部门,使焊接技术达到了一个新的水 平。特别是近年来,航空、

电子束焊接是一种利用电子束作为热源的焊接工艺。电子束发生器中的阴极加热到一定的温度时逸出 电子，电子在高压电场中被加速，通过电磁透镜聚焦后，形成能量密集度极高的电子束，当电子束轰 击焊接表面时，电子的动能大部分转变为热能，使焊接件的结合处的金属熔融，当焊件移动时，在焊 件结合处形成一条连续的焊缝。对于真空电子束焊机，要焊接的工件置于真空室中，一般装夹在可直 线移动或旋转的工作台上。焊接过程可通过观察系统观察。 电子束焊接技术因其高能量密度和优良的焊缝质量，率先在国内航空工业得到应用。先进发动机 和飞机工业中已广泛应用了电子束焊接技术，取得了很大的经济效益和社会效益，该项技术从上世纪 八十年代开始逐步在向民用工业转化。汽车工业、机械工业等已广泛应用该技术。 我国自行研制电子束焊机始于60年代，至今已研制生产出不同类型和功能的电子束焊机上百台， 并形成了一支研制生产的技术队伍，能为

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对ta15钛合金和304不锈钢的电子束焊接进行了研究,对接头显微组织、相组成和显微硬度进行了分析.结果表明,ta15与304不锈钢电子束焊接性较差,在较小的热应力下即在焊缝内产生大量裂纹.焊缝内生成连续分布的化合相,主要包括tife2,tife,cr2ti等,脆性化合物的产生是裂纹形成的根本原因.焊缝区内显微硬度明显高于母材,且tife2的硬度高于tife相,贯穿裂纹在tife2相富集的区域产生.二者的直接电子束焊接难以实现,需要添加中间层以改善焊缝的冶金条件,改变化合物的种类和分布,从而实现可靠连接.

DINENISO5817钢、镍、钛及其合金熔焊接头(不包括电子束焊接)缺陷的质量等级

2003年12月 钢、镍、钛及其合金熔焊接头 （不包括电子束焊接）缺陷的 质量等级（iso5817:2003） dineniso5817的英文版本 din eniso5817 ics25.160.40取代了dinen25817，1992年9月版本 欧洲标准eniso5817具有din标准的地位。 在文中使用逗号代表十进制标记。 国家前言 本标准的出版印刷基于cen/tc121的一个决定，即接受iso5817国际标准作为一个欧洲的标准，并且 不加修改。 此次出版印刷，在德国的负责机构是焊接标准委员会。 本标准的目的，是用来提供一种方法，为在多种应用中对焊接头进行评估（例如钢结构工程、压力容器、 水下焊接等）和测试（例如焊接工审核或者焊接工艺审核测试）提供规范。 本标准为熔焊接头和装配质量的评估提供了一个基础。它假定实

对t2紫铜与10#钢电子束焊接工艺进行了初步的试验与研究。试验结果表明,焊前采用散焦电子束偏铜侧预热有利于减少热裂纹倾向、增加焊接熔深并使焊缝表面成形改善;预热后以合理的焊接工艺参数偏10#钢0.3～0.5mm焊接是保证较大厚度工件形成匀称焊缝的必要条件。

机载液冷冷板要求体积小、密封性和散热效率高。本文采用真空钎焊-电子束焊复合焊接技术实现了3a21铝合金冷板的焊接密封,在同等散热效率的前提下,为机载液冷冷板的进一步微型化提供新的焊接密封方案。

通过介绍用于钢轨焊接的电子束焊机的工作原理及系统组成,对该焊机的控制原理和作用进行分析,并通过使用西门子公司的s7200系列plc作为下位机控制核心,以工控机作为上位机核心和pmac运动控制卡为运动控制核心的系统组成,根据该焊机的使用需求设计了plc的控制软件及上位机软件,并对软件进行了详细说明。设备运行表明:焊机的控制系统硬件、软件设计合理,功能完善,工作可靠,满足了钢轨电子束焊接的需要。