鈦合金線性摩擦焊塑性流動(dòng)對(duì)焊縫成形影響.pdf

1、本文對(duì)退火態(tài) TC4鈦合金線性摩擦焊焊縫金屬塑性流動(dòng)行為及其對(duì)焊縫成形的影響進(jìn)行了研究。觀察焊縫橫截面形貌，分析了工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響；通過(guò)添加標(biāo)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(dòng)特征，建立了焊縫金屬流動(dòng)模型，討論了焊縫金屬塑性流動(dòng)對(duì)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(dāng)摩擦壓力不變、頻率與振幅較小時(shí)，焊縫熱輸入量較低，同時(shí)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(shí)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(biāo)示材料的分布特征表明：摩擦?xí)r間及頂鍛壓力會(huì)影響塑性金屬的流動(dòng)，進(jìn)而影響塑性層的形態(tài)。摩擦?xí)r間較短時(shí)，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(dòng)，致使塑性層呈“紡錘”形；隨摩擦?xí)r間的增加，塑性層寬度增加，界面塑性金屬向兩側(cè)流動(dòng)，塑性層轉(zhuǎn)變?yōu)椤癐”形。頂鍛保壓時(shí)間較短時(shí)，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(dòng)，焊縫呈“X”形；保壓時(shí)間延長(zhǎng)，頂鍛壓力擠壓焊縫兩側(cè)金屬流出焊縫，使焊縫呈細(xì)窄的“I”形。
　　通過(guò)分析標(biāo)示材料在焊縫縱截面的分布，獲得了接頭的擴(kuò)展規(guī)律、結(jié)合面塑性金屬的流動(dòng)形態(tài)及變形量分布：
　　(1)摩擦?xí)r間較短時(shí)塑性層較

4、窄，隨摩擦?xí)r間的增加，塑性層迅速擴(kuò)展，進(jìn)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(dòng)方向流動(dòng)，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(dòng)；
　　(3)焊縫金屬變形量較大區(qū)域位于振動(dòng)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(dòng)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(duì)較遠(yuǎn)的