BTi-62421s钛合金板TIG焊温度及残余应力数值模拟.pdf
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- 关 键 词:
- BTi 62421 钛合金 TIG 温度 残余 应力 数值 模拟
- 资源描述:
-
第34卷第3期
矿冶
程
Vol 34 N3
2014年06月
MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING
June 2014
BTi-62421s钛合金板TIG焊温度及残余应力数值模拟
彭小敏,孙玮2,夏长清2
1.溯南工程学院机械工程学院,湖南湘潭41101;2.中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410083)
摘要:以热弹塑性理论为基础、有限元分析为手段,分析了2mm厚新型高温钛合金BTi-62421板材在合理的钨极氩弧焊工艺焊
接过程中温度及残余应力分布规律。结果表明:随着焊接电流的增大,焊缝及热影响区温度梯度、焊缝及热影响区的宽度增大,靠
近焊缝的近热影响区温度范圃在合金相变点以上,焊后快冷易形成马氏体组织;施焊面焊缝区横向和纵向残余应力为拉应力,热影
响区为压应力,施焊背面焊缝区横向和纵向残余应力为压应力,热影响区为拉应力,焊接残余应力随焊接电流的增大而増大,纵向
残余应力始终小于横向残余应力。
关键词:BTi-62421s合金;钨极氬弧焊;数值模拟;温度;残余应力
中图分类号:TC457.19
文献标识码:
doi:10.3969/j.isn:.0253-6099.2014.03.028
文章编号:0253-6099(2014)03-0104-04
Numerical Simulation of Temperature and Residual Stress in TIG Welding
of BTI-62421S Titanium Alloy Plate
PENG Xiao-min", SUN Wei", XIA Chang-qing
(1. School of Mechanical Engineering, Funan Institute of Engineering, Xiangtan 411101, Hunan, China; 2. School of
Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, Hunan, China
Abstract Based on thermal elastoplastic theory, the temperature and residual stress distributions in TG welding of
2 mm-thick BTI-62421S titanium alloy plate were investigated by finite element analysis. The results show that the
temperature gradient and width of the welded joints and heat-affected zones(HAZ increase with the increasing of
welding current. The temperature of HZ near the joints is above the transformation temperature of the alloy which leads
to martensite formation during the quick cooling after welding. The transversal and longitudinal residual stresses in the
oints and HAZ on the welding side are tensile stress and compressive stress respectively. However, the transversal and
longitudinal residual stresses in the joints and, HAZ on the reverse welding side are compressive stress and tensile stress
respectively The residual es increase with the increasing of welding current, and the value of longitudinal residual
stress is always smaller than that of the transversal
Key words: Bti-62421s alloy; TIG; numerical simulation; temperature; residual stress
钛及钛合金因具有众多的优良性能,如密度小、比目前关于其热处理工艺、成型性能等方面的文
强度高、耐蚀性强、生物相容性好等,在航空、航天、船献报道较多,而关于该合金焊接方面的报道相对较少,
舶、兵器、石油、化工和生物医学等领域得到广泛应目前仅有关于该合金激光焊6?、滚焊工艺的研究
用。目前,新型钛合金正朝着提髙强度和耐损伤容报道。钨极氩弧焊(TG焊)因其具有众多优点,在有
限方向发展以满足其应用领域提出的苛刻要求?。色金属及其合金的焊接方面得到了广泛应用的。前
BT-62421s为宝鸡钛业股份有限公司研制的一种新型期研究工作中,利用钨极氩弧焊对BTi-62421s钛合金
近α高温高强度钛合金,其β相变点温度约为1000板材进行焊接,并研究了不同焊接工艺对其焊接接头
℃,使用温度在550℃以上,在航空、航天及兵器领域组织性能的影响?。本文基于上述研究基础°,采用
有较好的应用前景到。
MARC软件模拟分析了BT-62421s合金钨极氬弧焊温
由于BT-62421s为近期研制的一种新型钛合金,度及残余应力分布特点,并对其结果进行了试验验证
①收稿日期:2013-12-28
基金项目:国家自然科学青年基金项目(51101054);湖南省自然科学基金资助项目(1413132);新金属材料国家重点实验室开放基金资助
项目(2012-703)
作者简介:彭小敏(1981-),男,江西新余人,讲师,博士,主要从事钛合金及其表面改性研究。
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