Mikrostruktur und Eigenschaften von laser-mig-hybriden geschweißten Titangelassenverbindungen tc4

0 Vorwort

TC4 Titanlegierung ist eine typische α+β-Duplex-Titanlegierung, die sich durch geringe Dichte, hohe spezifische Stärke und exzellente Korrosionsbeständigkeit auszeichnet. Ihre überlegenen allgemeinen Eigenschaften machen sie in verschiedenen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Marineingenieurwesen, Erdölchemieindustrie und Waffenausrüstung weit verbreitet. Der Schmelzpunkt der Titanlegierung ist hoch, die Wärmeleitfähigkeit niedrig, der Elastizitätsmodul niedrig und die Hochtemperaturaktivität stark. Bei der Schweissverarbeitung kann dies leicht zu einer Verringerung der Verbindungsziehfestigkeit, Verhärtung der Verbindung usw. führen, was die Dienstleistungseigenschaften der Titanlegierungsschweißverbindung erheblich beeinträchtigt.

Derzeit wird beim Schweißen von Titanlegierungen hauptsächlich mit Methoden wie dem inertgasbasierten Schweißen mit Wolfram, dem Gas-Wolfram-Bogen-Schweißen, dem Elektronenstrahlschweißen und Laserschweißen .Wolfram-Inertgas-Schweißen und Gaswolfram-Bogen-Schweißen sind einfach zu bedienen, kostengünstig und flexibel. Sie haben jedoch eine geringe Wärmequellendichte und eine langsame Schweißgeschwindigkeit, was zu Problemen wie großem Wärmeaufkommen, schwerer Ver

Daher untersucht dieses Papier systematisch die Mikrostruktur, Härteverteilung, Zug- und elektrochemische Korrosionseigenschaften der 3 mm dicken Tc4-Titanlegierung mit Laser-Mig-Hybridschweißverbindung. Es liefert Referenzen und Lehren für die Anwendung der Laser-Mig-

1 Prüfmaterialien und Prüfmethoden

1.1 Prüfmaterialien

Das Experiment wurde mit 4 mm dicken Titangehäuten tc4 durchgeführt, die in einer i-förmigen Rille verarbeitet wurden, ohne dass eine Lücke in der Schweißneide zurückblieb.Das verwendete Füllmaterial war 1,2 mm Tc4 Titangehäuse. Die chemische Zusammensetzung des experimentellen Schweißen , wurde der Oxidfilm auf der Oberfläche des Titallegierungsmaterials durch mechanisches Schleifen entfernt und dann wurden die Ölflecken auf der Oberfläche der Titallegierung durch Abwischen mit Aceton entfernt.

Tabelle 1 Chemischer Zusammengesetzter Rohstoff und Fülldraht ( Wt .%）

1.2 Schweißmethode

Das Experiment verwendete einen Trumpf-Trudisk 16003-Disklaser mit einer Wellenlänge von 1,06 μm; die Stromversorgung für das Bogenschweißen verwendete einen Fronius-TPS 5000 Schweißmaschine Bei der Schweißung wurde ein Wärmequellen-Kopplungsverfahren mit dem Laser vorne und dem Bogen hinten angewandt. Schweißpistole Die Abstandsbereiche zwischen den Wärmequellen betrugen 3 mm.Um eine Oxidation der Schweißoberfläche zu verhindern, werden sowohl die Rückseite als auch die Vorderseite des Schweißes mit hochreinem Argongas geschützt. Die Durchflussrate des Schutzgases auf der Vorderseite

a) Schweißvorrichtungen und -verfahren

b) Schutzgasanlage

Abb. 1 Schutzgaserzeugungsvorrichtung und Prinzipskizze des Laser-MIG-Hybridschweißens

Tabelle 2 Optimierte Laser-MIG-Hybridschweißparameter

1.3 Prüfverfahren

Die Zugfähigkeit des geschweißten Gelenks wurde mit der elektronischen Universalprüfmaschine wdw-300e getestet, wobei die Zuggeschwindigkeit 2 mm/min betrug.Anhand einer elektrochemischen Arbeitsstation werden die Polarisierungskurven des Grundmaterials und der geschweißten Gelenke mit einer Calomel-

a) Probenahmepositionen metallographischer und Zugproben

b) Abmessungen der Zugprobe

Abb. 2 Prinzipskizzen der Probennahmepositionen und Zugprobenabmessungen

2 Testergebnisse und Analyse

2.1 Makromorphologie und Mikrostruktur von geschweißten Verbindungen

Die makroskopischen Morphologie- und Strukturmerkmale des Tc4-Titanlegierung-Laser-Mig-Hybrid-Geschweißverbindung sind in Abbildung 3 dargestellt. Die Testergebnisse zeigen, dass die Vorder- und Rückseite des Schweißes eine gute Qualität aufweist, ohne offensicht

Die Schweißmasse wird durch die Schweißmasse der Schweißmasse in der Schweißmasse erweitert.
(e) Struktur des Schweißzentrums; (f) Struktur der grobe Körnchenfläche der hitzebelasteten Zone; (g) Mikrostruktur der feinkörnchen Fläche in der hitzebelasteten Zone

Abb. 3 Geschweißte Erscheinungen und mikrostrukturale Merkmale des laser-MIG-Hybridgeschweißten Fügeverbandes aus TC4-Titanlegierung

Dies liegt vor allem daran, dass das Schweißmetall beim Schweißprozeß, wenn es über die Temperatur des Phasenübergangspunktes erhitzt wird, schnell abkühlt. Die Legierungselemente haben keine Zeit, sich zu diffundieren, wodurch sich die hochtemperaturbedingte β-Phase ohne ausreichende Die Hitze betroffene Zone umfasst zwei Bereiche: die grobe und die feingekörnige Zone. Die grobe und die feingekörnige Zone liegen in der Nähe der Fusionslinie, während die feingekörnige Zone in der Nähe des Grundmaterials liegt.Die Mikrostruktur der hitzebetroffenen Zone

2.2 Härteverteilung

Die Mikrohärteverteilung der Tc4-Titanlegierung Laser-Mig-Verbundschweißverbindung ist in Abbildung 4 dargestellt. Die Testergebnisse zeigen, dass der Härtewert in der Schweißzone am höchsten ist, gefolgt von der hitzebelasteten Zone, wobei die Basismaterialzone den nied

Abb. 4 Mikrohärteverteilung des laser-MIG-Hybridgeschweißten TC4-Titanlegierungsanlasses

2.3 Zugfähigkeit

Die Ergebnisse der Zugprüfungen der Tc4 Titanlegierung Laser-Mig-Verbundschweißverbindung sind in Tabelle 3 dargestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die durchschnittliche Zugfestigkeit der Tc4 Titanlegierung Laser-Mig-Hybridschweißverbindung 1069 Mpa beträgt, die durchschnittliche