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TC4-DT、TB13船用鈦合金厚板的電子束焊接
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-08-05
TC4-DT 鈦合金真空電子束焊接接頭斷裂韌性和疲勞裂紋擴展抗力要優于母材。另外，對130 mm 厚的TB13 鍛件真空電子束焊接研究發現，全焊縫厚度焊接系數均大于0.9，焊縫的KIC 值隨著焊接深度的增加而增大。
? ?鈦及鈦合金由于其比強度高，耐海水及其它介質腐蝕，耐低溫等優點，以及無磁、透聲、抗沖擊振動等特性而成為一種優秀的艦船結構材料。鈦及鈦合金在艦船中的使用大大延長了設備的使用壽命，減輕了重量，提高了設備及整個艦船的技術性能。由于船舶使用環境的復雜性和特殊性，對于船舶上使用的鈦合金材料，對焊接接頭的質量要求很高；特別是對于鈦合金厚板，一般的焊接技術效率低且焊接質量難以保證。隨著國防裝備日趨大型化，厚板、超厚板的焊接問題日益顯得突出。真空電子束焊接具有的能量密度大、穿透能力強、熱輸入小、焊接速度快、變形小、焊接厚板時效率高等優點，使其非常適合于船舶用鈦合金的焊接，特別是具有較大的焊縫深寬比，使得它在厚板鈦合金的焊接加工中獨樹一幟。
電子束焊接是用極致密的高速電子流打到被焊金屬上，使其加熱、熔化、冷卻結晶，形成焊縫的一種新型焊接技術。電子束所具有的高能量密度在現在所實際采用的各種焊接熱源中居于首位，具有很多傳統焊接工藝所無法比擬的技術優勢：(1)?焊縫深寬比大。高功率密度電子束能夠形成深寬比很大的焊縫。通常電弧焊焊縫的深寬比小于2∶1，而電子束焊縫可以達到20∶1，脈沖電子束焊接甚至可達到50∶1。(2)?焊接效率高。由于能量集中，熔化和凝固過程均大大加快，因而焊接速度加快。在焊接大厚度件時，電子束的深穿透能力在提高焊接效率上，發揮了無可替代的作用。在保持高效率的同時，接頭質量精度也比較高。(3)?工件變形小。由于能量集中，焊接速度快，輸入到工件的熱量小，深寬比大，焊接熱影響區小，因而產生的工件變形較小。(4)?焊縫物理性能好。電子束焊接速度快，可以有效避免晶粒長大，增加接頭延展性。同時，由于熱輸入小，高溫作用時間短，合金元素析出少，所以焊縫抗蝕性好。真空對焊縫有良好的保護作用，避免了環境和不純物質對焊縫金屬的污染。(5)?焊接工藝參數易于調節，工藝適應性強，重復性和再現性好。(6)?真空電子束所具有的攪拌作用，打碎了枝晶，使得焊縫區晶粒的取向沒有方向性，并且使晶核數目增加，從而細化了晶粒，使得焊接接頭性能有顯著提高。
正是由于電子束焊接所具有的上述特點，使其非常適合于活潑性強的鈦合金的焊接，實現長服役壽命可靠性。實驗表明，TC4-DT?鈦合金真空電子束焊接接頭斷裂韌性和疲勞裂紋擴展抗力要優于母材。另外，對130?mm?厚的TB13?鍛件真空電子束焊接研究發現，全焊縫厚度焊接系數均大于0.9，焊縫的KIC?值隨著焊接深度的增加而增大。不過，上部焊縫及熱影響區的韌性較其它層有一定的降低，這是由于厚度較大焊后易產生組織不均勻，由此引起復雜的殘余應力。試驗證明，通過焊后真空電子束局部熱處理可以改善焊縫殘余應力狀況，顯著提升焊縫質量。
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