Микроструктура и свойства гибридных сварных стыков из титанового сплава tc4 с лазером-миг

0 Преамбула

Сплав ТЦ4 — это типичный двухфазный титановый сплав α+β, обладающий низкой плотностью, высокой удельной прочностью и отличной коррозионной стойкостью. Его превосходные общие характеристики делают его широко используемым в различных областях, таких как авиакосмическая промышленность, морское инженерное дело, нефтехимическая промышленность и военное оборудование. Температура плавления титанового сплава высока, теплопроводность низкая, модуль упругости низкий, а высокотемпературная активность сильная. Сварочная обработка может легко привести к снижению пластичности соединения, хрупкости соединения и так далее, что серьезно влияет на эксплуатационные характеристики соединения из титанового сплава.

В настоящее время для сварки титановых сплавов в основном используются такие методы, как сварка вольфрама с инертным газом, сварка вольфрама с газовой дугой, сварка электронов и т.д. лазерная сварка .Веска с инертным газом из вольфрама и сварка дугой из газа из вольфрама просты в эксплуатации, низкая стоимость и гибкость. однако, они имеют низкую плотность источника тепла и медленную скорость сварки, что приводит к таким проблемам, как

Поэтому в данной работе систематически изучается микроструктура, распределение твердости, свойства тяги и электрохимические свойства коррозии 3 мм толщины титанового сплава tc4 лазерно-миг гибридного сварного соединения.

1 Материалы и методы испытаний

1.1 Испытательные материалы

В эксперименте использовались 4 мм толщины плит из титанового сплава tc4, обработанных в I-образной канаве, не оставляя пробела в швее сварки. Использованный наполнитель был сварной проволокой из титанового сплава tc4 д сварка , оксидная пленка на поверхности материала из титанового сплава удалялась механическим измельчением, а затем масляные пятна на поверхности титанового сплава удалялись путем протирания ацетоном.

Таблица 1 Химический состав базового материала и наполнителя ( вт .%）

1.2 Способ сварки

Эксперимент использовал дискный лазер trumpf trudisk 16003 с длиной волны 1,06 мкм; источник питания дуговой сварки использовал фрониус tps 5000 сварочный аппарат в процессе сварки использовался метод сцепления источника тепла с лазером спереди и дугой сзади. Угол между лазером и испытательной пластиной составлял 85°, а угол между сварная пушка и испытательная пластина была 60°. расстояние между источниками тепла было 3 мм.для предотвращения окисления поверхности сварки, как задняя, так и передняя часть сварки защищены высокочистым газом аргоном. скорость потока защитного газа на передней стороне свар

(а) устройства и методы сварки

b) защитное газовое устройство

Рис. 1 Устройство для защитного газа и схема лазерно-дуговой гибридной сварки

Таблица 2 Оптимизированные параметры лазерно-дуговой гибридной сварки

1.3 Методы испытаний

С помощью трехмерного видеомикроскопа keyence vhx-1000e для наблюдения макроскопической морфологии и микроскопической структуры сварного соединения;распределение твердости сварного соединения измеряется микропробоителем твердости fm-700 с нагрузкой 200 g

(а) позиции отбора проб металлографических образцов и образцов тяги

b) размеры пробы на протяжении

Рис. 2 Схемы положений отбора проб и размеров образцов для растяжения

2 Результаты испытаний и анализ

2.1 макроморфология и микроструктура сварных соединений

Макроскопическая морфология и микроскопические особенности структуры гибридного сварного соединения с лазерным сварным слиянием титана tc4 показаны на рисунке 3.Результаты испытаний показывают, что передняя и задняя части сварки имеют хорошее качество, без явных

(а) формирование передней стороны сварки; (б) формирование задней стороны сварки; (в) формирование поперечного сечения сварки; (г) структура необработанного металла;
(e) структура центра сварки; (f) структура грубозернистой зоны теплозатраченной зоны; (g) микроструктура тонкозернистой зоны в теплозатраченной зоне

Рис. 3 Сварные внешние виды и характеристики микроструктуры гибридного лазерно-MIG соединения сплава титана TC4

Это происходит в основном потому, что во время процесса сварки, когда металл сварки нагревается до температуры выше температуры фазового переходного момента, он быстро охлаждается. Сплавные элементы не успевают диффузироваться, что приводит к превращению высокотемпературной Теплозатратная зона включает в себя два района: грубозернистую зону и мелкозернистую зону. Грубозернистую зону расположено рядом с линией плавления, а мелкозернистую зону - рядом с базовым материалом.Микроструктура теплозатратной зоны

2.2 Распределение твердости

Распределение микротвердости сварного соединения с композитным лазерным сварным соединением из титанового сплава tc4 показано на рисунке 4. Результаты испытаний показывают, что значение твердости в зоне сварки является самым высоким, а затем зоной, подверженной воз

Рис. 4 Распределение микротвердости гибридного лазерно-MIG соединения сплава титана TC4

2.3 прочность на протяжении

Результаты испытаний на прочность сварного соединения из титанового сплава tc4 с гибридной сваркой tc4 с гибридной сваркой tc4 с титановым сплавом tc4 с гибридной сваркой tc4 с сваркой tc4 с гибридной сваркой