鈦合金T-型結(jié)構(gòu)單面焊背面雙側(cè)成形焊接接頭組織與性能

王 敏， 楊 磊， 于 瑛， 吳 林

(1.中國科學(xué)院沈陽自動化研究所，沈陽 110016;2.沈陽飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限公司，沈陽 110034;3.沈陽航空大學(xué)，沈陽 110136;4.哈爾濱工業(yè)大學(xué)現(xiàn)代焊接生產(chǎn)技術(shù)國家重點實驗室，哈爾濱 150001)

鈦合金以其良好的性能，已被廣泛用于航空、航天等重要領(lǐng)域。在許多情況下，經(jīng)常會遇到鈦合金T-型結(jié)構(gòu)的連接問題。目前，鉚接為該類結(jié)構(gòu)的主要連接方式。以焊代鉚可以使結(jié)構(gòu)成為一個整體，從而減輕結(jié)構(gòu)重量、降低制造成本等［1］。由于特殊的使用要求，鈦合金T-型焊接結(jié)構(gòu)的性能成為關(guān)注的熱點。

目前，已有許多研究人員開展了鈦合金焊接工藝及接頭組織性能方面的研究工作［2～7］，以及鈦合金T-型結(jié)構(gòu)電子束焊及電子束-釬焊復(fù)合焊接結(jié)構(gòu)件綜合力學(xué)性能的研究［8］。本研究針對T-型結(jié)構(gòu)TIG焊、激光-TIG復(fù)合熱源焊接頭的組織性能開展了對比研究。

1 焊接試驗

焊接試驗平臺由三坐標(biāo)工作臺、鎢極氬弧焊電源、送絲系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及焊接保護(hù)裝置等部分組成。熔焊電源為松下YC-300WX4型鎢極氬弧焊機(jī)，激光發(fā)生器為TK-2000SM軸流式CO2激光器。

試驗材料為TA15，材料厚度1.2mm。填充焊絲材料為TA15－0，直徑1.2mm。TA15鈦合金化學(xué)成分見表1。

表1 TA15鈦合金化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)Table1 Chemical composition of TA15(mass fraction/%)

對于鈦合金的焊接，焊接接頭高溫區(qū)域的氣體保護(hù)和試件的焊前清理是保證焊接質(zhì)量和焊接接頭性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此，本試驗采用了嚴(yán)格的焊前清理程序及焊縫正面、背面氣體保護(hù)措施。激光-TIG復(fù)合熱源焊接時，噴嘴采用氦氣保護(hù)，保護(hù)拖罩、背面保護(hù)夾具采用氬氣保護(hù)。……