鈦合金真空電子束焊接數(shù)值模擬與變形控制.pdf

1、本文針對電子束焊接中常見的T型接頭，輔助于有限元模擬軟件，對鈦合金T型接頭的電子束焊接過程進行了數(shù)值分析，并進行了工藝試驗驗證，得到了正確的熱源模型和三維有限元計算模型。
　　針對加速電壓為60kV，電子束流為14mA，焊接速度為11mm/s的鈦合金T型焊接接頭，利用有限元軟件進行了數(shù)值模擬。在模擬過程中提出了由高斯面熱源和橢球體熱源疊加的組合熱源模型，利用該模型模擬了鈦合金T型接頭電子束焊接的溫度場、應(yīng)力場以及焊接變形情況。溫度

2、場分析結(jié)果顯示，焊接熱循環(huán)曲線符合電子束焊接的特點。分析了三向殘余應(yīng)力在各個方向上的分布特征，縱向應(yīng)力在沿焊縫方向表現(xiàn)出較大的拉應(yīng)力，最大值可達750MPa；橫向應(yīng)力在焊縫兩端表現(xiàn)為較大的壓應(yīng)力，最大值可達450MPa；在沿筋板厚度方向，三向殘余應(yīng)力在蓋板與筋板的結(jié)合處出現(xiàn)峰值。分析了鈦合金T型接頭的焊接變形，最大角變形為0.29mm，在焊接的起弧和收弧位置橫向變形的數(shù)值較大。
　　本文采用真空電子束焊接方法對鈦合金蓋板和筋板組成

3、的T型接頭進行了焊接。通過對焊接接頭的金相分析和壓剪強度分析發(fā)現(xiàn)，焊接接頭成形良好，壓剪強度高。利用X射線衍射的方法測量了焊接試件的橫向殘余應(yīng)力，最大拉應(yīng)力為176MPa，最大壓應(yīng)力為306MPa。自行設(shè)計測量方法，測量了焊接試件的角變形和橫向變形，最大角變形為0.294mm，橫向收縮變形在起弧和收弧位置數(shù)值較大。
　　分別對鈦合金T型接頭電子束焊接的溫度場、應(yīng)力場以及焊接變形的數(shù)值模擬結(jié)果進行了試驗驗證。結(jié)果顯示，溫度場熔池橫截