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TC4钛合金焊接エ艺分析
□杨苹
空军第一航空学院信阳464000
摘要:分析了TC4钛合企常用焊接方法,总结了焊接エ艺参数,重点论述了激光焊接方法。
关键词:钛合金焊接工艺参数
中图分类号:TYG456.7
文献标识码;B
文章编号:1000-4998(2008)11-0051-02
钛具有高比强度、耐高温、高韧性、低密度、导热性
表2TC4钛合金手工钨极氩弧焊规范
能好、较宽的工作温度范围和抗疲劳性好等优点、尤其「板厚偶投直丝直抜数接电限弧电」直包气悦m
是具有优异的抗膺蚀性能,能在大多数酸、碱、盐及海
/mm径/m径/mm
流/A「压/V径/mm喷嘴「焊缝背面
水中不腐蚀。因此,钛在国防、航空、航天、石油、化工等
2
50~8011~13116~1813-1
432.
领域得到了广泛的应用,钛及钛合金已经成为航空航
2~3180-12012~1416~1813~156~10
天工业的支柱之一。目前先进发动机的压气机盘、压气
s3-4125-?多边多10-15013-616-1813-16-10
机叶片、风扇叶片以及机匣等均由钛合金制造,即实现进行“小孔效应”等离子弧焊,可焊接更厚一些的板材
压气机全钛化方案。在实践中针对TC4钛合金叶片(表而不需要开坡口。既不必填充材料,又能一次焊好,减
1),分析其焊接方法,总结出最佳工艺参数
轻了基体金属的过热程度。有利于焊接区少受气体污
表1TC4钛合金化学成分
染,从而更进一步提髙了接头的机械性能。
主要化学成分/%
杂质(%)不大于
以8mmn厚TC4钛板为例,采用等离子弧焊比采用
化学成分组
i
V
Fe Si C「N「H
钨极弧焊提高效率5~6倍。其焊接规范见表3。
T-6Al-4V「基15.5-6.813.5~4.510.3010.1510.1010.0510.01510.15
表38m厚TC4钛板等离子弧焊接规范
1焊接方法的分析比较
参数
数值
参数
数值
TC4钛合金有较好的焊接性和塑性,由于钛是
喷嘴孔径/mm
3.2
填充丝速度/(m/h)
钨极直径/mm
种活泼金属,焊接后出现的突出问题是气体等杂质
5
填充丝直径/mm
钨极内编/mm
污染而引起焊接接头脆化、气孔和裂纹
离子气/(L/h)
焊接电流/A
250
熔池保护气/(L/h)
1200
1.1钨极氩狐焊
「焊接电压ハ23拖保护气/L)「150
TC4钛合金化学性质非常活泼,极易与氢、氧等气
焊接速度/(m/h)
9
背面保护气(/L/h)
1500
体发生作用,因此焊接时要严格控制焊接材料纯度,氩
气纯度不低于99.99%,氧含量应小于0.002%,氮含量1.3真空电子東焊
应小于0.005%,氢含量应小于0.002%。常用的钨极氩
应用真空电子東焊焊接TC4钛合金能获得很高的
狐焊方法存在能量密度低、焊接熔深浅等不足,直接影接头质量。因为电子束能量密度大,温度极高,焊缝深
响其效果。焊接前,先将焊剂粉末用无水乙醇稀释成糊宽比可达25:1,焊件不开坡口,可单边快速焊接厚达50
状,并刷涂在装夹好的试件对接焊鏠上表面,焊剂层的mm以上的钛及钛合金板,也能焊极薄的焊件。电子束
宽度约为10~15mm,厚度约0.03mm。正、反面都要用接头的热影响区很窄,焊接变形量很小,故可以焊接经
氩气保护。焊接规范如表2所示。
机械加工及热处理后的精密零件。另外由于在真空室
1.2等离子孤焊
中(10-mmHg,1 mmhg=133.322Pa)焊接,气氛非常
等离子弧的能量密度介于电弧与电子東之间,用纯净,焊缝所含氧、氮、氢量远较氩弧焊低,再加上焊接
等离子弧焊接钛及钛合金,能获得优质的焊接接头。与接头中晶粒长大倾向很小,故整个焊接接头性能优良。
氩弧焊比较貝有热影响区小、焊件变形较小的优点。同1.4激光焊
时,由于钛比重小,液态钛表面张力较大,所以有利于
激光焊具有其他焊接方法不具备的优势,激光具
收稿日期:2008年5月
有其他普通光所完全不具备的特性,即方向性好、亮度
机械制造46卷第5n期
2008/11
造丽
基于UG的离心泵实体造型设计及研究
口李沈坚口李春□周碧池
上海理工大学动力工程学院上海200093
摘要:基于UC技术,运用UG强大的曲面和实体功能分别对离心泵叶轮、叶片、蜗壳进行了三维实体造型。最后对
数值模拟计算模型进行了造型。生成的实体模型便于修改,为数值模拟提供了精确的实体模型,有利于获得更为真实的离
心泵内部流动情况。
关键词:离心泵实体造型UG曲面设计
中图分类号:TH311
文献标识码:A
文章编号:1000-4998(2008)11-0052-03
为了获得性能优良的离心泵,传统的方法是先根
该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、A类
据模型换算法或速度系数法计算出流道、叶片截线、木曲面设计、虚拟装配和产生工程图等设计功能;而且
模截线及蜗壳形状,然后根据图纸制成模型,并在试验在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力
台上反复试验,最终得出符合要求的离心泵。整个过程学分析和仿真模拟,提高设计的可靠性;同时,可用建
费时、费力且成本高。为了解决这一问题,最有效的途立的三维模型直接生成数控代码,用于产品的加工,其
径是对整级离心泵进行三维造型,并通过流场分析来后处理程序支持多种类型数控机床
初步得到叶轮内部的压力、速度等分布状况,做出初步
基于UG的这些特点,本文基于UC,对整级离心
的性能分析,为模型制造与生产节省成本和时间。
泵进行三维实体造型,最后对数值模拟计算模型进行
UG是集CAD/CAE/CAM为一体的三维参数化了造型。
软件,为机械制造企业提供从设计、分析到制造过程中
的建模,是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和
叶轮三维模型设计及研究
制造软件,广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机1.1叶片三维建模
械和电子等工业领域。
将已知的叶片曲面上离散数据点导人UG,得到如
收稿日期:2008年6月
图1所示的离散点。使用UG曲面生成命令中的“通过
高、单色性好以及相干性好等特性。激光焊主要利用激为母材的95%,有些试样的抗拉强度甚至与母材相当
光光束的高度平行性、单色性和极高的功率密度或能但塑性略有下降。
量密度等特点,焊接时采用YAG激光器,最大功率为4
kw,工作表面被迅速加热升温、熔化并发生剧烈的汽2结论
化,巨大的金属蒸汽反冲压力使液体金属表面向下四
通过对TC4钛合金常用的焊接方法进行总结(如
陷,形成凹坑,周围熔化的金属和内部金属蒸汽等离子表4表示),得出最佳工艺参数,重点研究了YAG激光
体形成焊接热源。激光焊焊接速度快,热影响区小。
焊接,通过对比可以看出激光焊接效果最好。
钛合金焊接时,气孔是最容易出现的缺陷,占所有
装4TC4钛合金焊接接头一些性能的比较
缺陷的一半以上。为防止气孔,试件表面涂碱金属-碱
焊接方法