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TC4薄板钛合金搅拌摩擦焊接工艺研究

随着该技术研究的不断发展,国内外已经将高熔点合金搅拌摩擦焊技术作为近年来研究的新领域。由于钛合金的密度小、强度高、耐蚀性好、热强度高,在航空航天领域中得到越来越多地应用,钛的性质活泼,熔点高、热容量较小、导热系数小,高温下与氧、氮、氢反应速度较快,焊接性能较差。目前主要的焊接方法有钨极氩弧焊、电子束焊、激光焊接等,在国内钛合金的搅拌摩擦焊接工艺研究及工程化应用还相对较少。本文采用钨-铼合金材质的搅拌头,对1.5mm薄板钛合金开展搅拌摩擦焊接工艺试验,以摸索焊接工艺参数对薄板钛合金焊缝成形及性能的影响。

  

1    实验材料及方法

        试验选用1.5mm厚的TC4钛合金板,试板尺寸为100mm×200mm。焊前对钛合金试板进行酸洗,并对焊接对合面进行刮削,去除氧化物等杂质。选用钨-铼合金材质的搅拌头,其轴肩直径为15mm,搅拌针长为1.4mm,端部直径3mm, 根部直径为8mm。


        由于钛合金搅拌摩擦焊过程焊接温度较高,焊接过程中搅拌头呈现火红色,参见图1所示,为防止焊缝在焊接过程中氧化,采用氩气对搅拌头及焊缝进行表面防护。焊接过程中主轴倾角为2.5°,由于钛合金板厚较小,为了限制焊接温度过高,选取焊接转速在100~200rpm,焊接速度选择在20~50mm/min。焊后对焊缝进行X 射线检测、金相组织分析及力学性能测试。


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