隨焊沖擊旋轉擠壓法控制TC4薄板失穩(wěn)變形機理研究.pdf

1、鈦合金薄壁焊接結構因比強度高，中溫強度好，可有效提高結構的載荷系數(shù)等優(yōu)點在航空、航天等工業(yè)部門得到了廣泛的應用，但其焊接后存在較大的殘余應力和失穩(wěn)變形。本論文主要應用隨焊沖擊旋轉擠壓技術針對尺寸為200mm×100mm×1mm的TC4鈦合金薄板 TIG焊接的殘余應力演變行為和失穩(wěn)變形控制進行研究。
　　首先研究了薄板失穩(wěn)的條件，確定了薄板臨界失穩(wěn)壓應力，之后對隨焊沖擊旋轉擠壓法控制 TC4薄板失穩(wěn)變形進行了試驗研究，最后分析了隨焊

2、沖擊旋轉擠壓法控制TC4薄板失穩(wěn)變形的機理。
　　利用有限元熱屈曲分析，求得焊接薄板的臨界失穩(wěn)壓應力，這種方法得到的臨界失穩(wěn)壓應力值較直接施加壓力得到的臨界失穩(wěn)壓應力較小，表明鈦合金薄壁焊接結構因焊接殘余應力的存在而更易于發(fā)生失穩(wěn)變形。利用Abaqus有限元軟件模擬得到 TC4薄板常規(guī) TIG焊接后失穩(wěn)變形的撓度為14.35mm，而實際焊接的撓度平均為14mm。
　　對本文所用TC4薄板進行隨焊沖擊旋轉擠壓試驗，確定最佳工藝

3、參數(shù)為：電錘沖擊電壓180V，沖擊旋轉擠壓位置取在焊槍后方75mm處左右，失穩(wěn)變形控制在2mm以下。與焊后沖擊旋轉擠壓法對比，發(fā)現(xiàn)焊后沖擊旋轉擠壓法的失穩(wěn)變形僅能控制在5mm左右。對隨焊沖擊旋轉擠壓試件進行拉伸、金相、斷口、殘余應力測量試驗，結果表明隨焊沖擊旋轉擠壓試件的接頭性能與常規(guī)試件的性能相比沒有降低，而焊后兩側殘余壓應力得到了大幅降低，均不超過27MPa，焊縫中心的殘余拉應力甚至轉變?yōu)閴簯Α?br>　　隨焊沖擊旋轉擠壓法通過沖

4、擊旋轉擠壓產生的作用力與焊接熱應力耦合使焊縫更容易發(fā)生塑性變形，而且由于沖擊作用區(qū)域溫度較高，材料的屈服強度大幅降低，兩者相互影響，共同作用，起到了控制焊接殘余應力和失穩(wěn)變形的目的。利用有限元模擬的方法，確定了沖擊作用區(qū)域的最佳溫度區(qū)間位于卸載區(qū)內600～700℃的位置，在此溫度區(qū)間內，沖擊旋轉擠壓產生的作用力與熱應力耦合可以產生更多的塑性變形，而且由于溫差小，冷卻后形成的殘余應力也大幅減小。對于TC4薄板的TIG焊接來說，沖擊桿距離焊