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TC4チタン合金部品の機械加工と溶接のプロセスノート

チタンおよびチタン合金の一般的な溶接方法は次のとおりです。アルゴンアーク溶接、サブマージアーク溶接、真空電子ビーム溶接など。
タングステンアルゴンアーク溶接を3mm以下の厚さのために使用され、アルゴンアーク溶接は3mm以上行われます。 アルゴンの純度は99.99%以上であり、アルゴン中の空気と水蒸気の含有量は厳密に管理されています。


チタン合金アルゴンアーク溶接
現在のところ、TC4チタン合金のために、アルゴンアーク溶接、プラズマアーク溶接は、多くの場合、溶接のために使用されるが、両方の方法は、溶接材料で充填する必要があります。
シールドガス、純度、効果の制限により、接合部の酸素含有量が増加し、強度が低下し、溶接後の変形が大きくなります。
電子ビーム溶接とレーザービーム溶接が使用されます。 以下は、TC4チタン合金の精密溶接と注意事項の説明です。

1.溶接穴の問題
溶接部の気孔は、溶接チタン合金の最も一般的な欠陥であり、溶接される金属のアーク領域に存在する水素と酸素が気孔の主な原因です。 TC4チタン合金の電子ビーム溶接では、溶接部にベントの欠陥がほとんどありません。 この目的のために、研究はレーザー溶接溶接部に気孔を形成するためのプロセス要因に焦点を当てています。

テスト結果から、溶接部の気孔はレーザー溶接中の溶接線のエネルギーと密接に関係していることがわかります。 溶接線のエネルギーが中程度の場合、溶接部には非常に少数の気孔しか存在しないか、気孔さえありません。 ラインエネルギーが大きすぎるか小さすぎる場合、溶接部に重大な気孔欠陥が発生します。 さらに、溶接部に気孔率の欠陥があるかどうかは、溶接部の壁厚にも関係しています。 サンプルのテスト結果を比較すると、溶接部の壁厚が増加するにつれて、溶接部に気孔が発生する確率が増加することがわかります。

2、溶接部の内部品質

電子ビーム溶接とレーザー溶接によるチタン板突合せ溶接のサンプル。溶接の内部品質を調べます。 テスト後、溶接部の内部品質には、GB3233-87レベルII要件までのX線欠陥があります。 溶接部の表面と内部に亀裂は発生せず、溶接部の外観は良好に形成され、色は正常です。

3.溶接深さとその変動
チタン合金は、溶接深さに特定の要件があるエンジニアリングコンポーネントとして使用されます。そうでない場合、コンポーネントの強度要件を満たすことができません。

また、精密溶接を実現するためには、溶接深さの変動を制御する必要があります。 このため、2組の突き合わせテストリングを、それぞれ電子ビーム溶接とレーザー溶接で溶接しました。 溶接後、溶接深さと溶接深さの変動を調べるために、テストリングを縦方向と横方向に分析しました。 結果は、電子ビーム溶接溶接の平均溶接深さが2.70mm以上に達することを示しています。 溶接深さの変動範囲は-5.2〜+ 6.0%で、±10%を超えません。 レーザー溶接溶接の平均溶接深さは約2.70mmで、溶接深さは-3.8から+ 5.9%まで変動し、±10%を超えません。

4、関節変形解析

突き合わせテストリングは、接合部の溶接変形を検査するために使用され、突き合わせテストリングの半径方向および軸方向の変形が検出されます。 結果は、電子ビーム溶接とレーザー溶接の変形が非常に小さいことを示しています。 電子ビーム溶接の半径方向収縮変形はf 0.05〜f 0.09mmで、軸方向収縮は0.06〜0.14mmです。 レーザー溶接の半径方向の収縮変形はf 0.03〜f 0.10mmで、軸方向の収縮変形は0.02〜0.03mmです。

5、チタン溶接シーム分析
化学的検出後、溶接構造はa + bであり、微細構造は柱状結晶+等軸結晶です。 少量のラスマルテンサイトが現れ、粒径がマトリックスに近く、熱影響部が狭く、形態と特性が理想的です。
 

調査後、次のように結論付けることができます: TC4チタン合金の場合、レーザー溶接であろうと電子ビーム溶接であろうと、プロセスパラメータが適切に一致している限り、溶接の内部品質は国家標準GB3233-87II溶接要件を満たすことができます。 TC4チタン合金の精密溶接を実現。 溶接の外観は整形式で、色は正常です。 溶接高さが低く、アンダーカット、へこみ、表面割れなどの欠陥は発生しません。

精密溶接チタンチューブ
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