鈦合金線性摩擦焊塑性流動對焊縫成形影響.pdf

1、本文對退火態(tài) TC4鈦合金線性摩擦焊焊縫金屬塑性流動行為及其對焊縫成形的影響進行了研究。觀察焊縫橫截面形貌，分析了工藝參數(shù)對焊縫成形的影響；通過添加標示材料的方法，研究了焊縫橫截面和焊縫縱截面金屬塑性流動特征，建立了焊縫金屬流動模型，討論了焊縫金屬塑性流動對焊縫成形的影響。
　　研究結(jié)果表明，摩擦壓力、頻率以及振幅的不同匹配導(dǎo)致線性摩擦焊焊縫形貌呈“X”形、“I”形及“V”形。在頻率與振幅不變、小摩擦壓力條件下，產(chǎn)熱速率較慢，塑性

2、金屬擠出量較少，焊縫呈“X”形；隨摩擦壓力的增大，界面產(chǎn)熱速率加快，塑性金屬擠出量增加，焊縫呈“I”形。當摩擦壓力不變、頻率與振幅較小時，焊縫熱輸入量較低，同時熱損失小，焊縫呈“X”形；隨頻率與振幅的提高，焊縫熱輸入量增大，同時熱損失也增大，易形成帶氧化物缺陷的“V”形焊縫。
　　焊縫橫截面上標示材料的分布特征表明：摩擦時間及頂鍛壓力會影響塑性金屬的流動，進而影響塑性層的形態(tài)。摩擦時間較短時，界面處中部塑性金屬受焊縫兩側(cè)金屬的約束

3、而沿軸向流動，致使塑性層呈“紡錘”形；隨摩擦時間的增加，塑性層寬度增加，界面塑性金屬向兩側(cè)流動，塑性層轉(zhuǎn)變?yōu)椤癐”形。頂鍛保壓時間較短時，頂鍛壓力分布在焊縫上呈中部大、兩側(cè)小，擠壓焊縫中部金屬向兩側(cè)流動，焊縫呈“X”形；保壓時間延長，頂鍛壓力擠壓焊縫兩側(cè)金屬流出焊縫，使焊縫呈細窄的“I”形。
　　通過分析標示材料在焊縫縱截面的分布，獲得了接頭的擴展規(guī)律、結(jié)合面塑性金屬的流動形態(tài)及變形量分布：
　　(1)摩擦時間較短時塑性層較

4、窄，隨摩擦時間的增加，塑性層迅速擴展，進入穩(wěn)定階段塑性層寬度不變；
　　(2)結(jié)合面兩側(cè)拋物線形區(qū)域內(nèi)的塑性金屬沿振動方向流動，該區(qū)域約占截面面積2/5，其余3/5區(qū)域內(nèi)的塑性金屬沿厚度方向流動；
　　(3)焊縫金屬變形量較大區(qū)域位于振動中心線兩側(cè)5mm范圍內(nèi)，從中部至兩側(cè)，焊縫金屬變形量逐漸減小，變形量最小區(qū)域出現(xiàn)在縱截面頂角附近。
　　焊縫金屬塑性流動行為分析表明，塑性層由靠近結(jié)合面的熱塑性金屬和離結(jié)合面相對較遠的