氩弧焊接工艺对焊接接头微观组织及力学性能的影响研究.docx

本科毕业设计（论文）论文题目：氨弧焊接工艺对焊接接头微观组织及力学性能的影响研究现代工业的不断发展，焊接技术成为各行各业必不可少的一项技术。在现代工业生产中，氢弧焊接技术得到广泛应用，是一种常见的焊接工艺。氢弧焊接工艺具有热效率高，焊缝质量高能够得到优良的焊缝，氧弧焊接电弧稳定性最好、焊接容易进行操作、稳定性好、可靠性高等特点。适用于各种类型的金属焊接，包括同种材料的焊接和异种材料的焊接，结论如下：(1)研究氤弧焊接工艺对同种材料6005A/5083铝合金，TA2/TA2钛合金焊接接头的微观组织和力学性能的影响。结果表明，6005A/5083铝合金母材的晶粒是纤维状，焊接接头是中大多数是等轴晶，位错较少疲劳极限强度不低于75MPa,屈服强度为115.8MPa,抗拉强度118.3MPa断后伸长率为8.5%,硬度值相差较大断裂区在靠近6005A的热影响区焊接接头硬度低于母材试样断口为穿晶断裂;TA2/TA2钛合金焊接接头组织为片状结构的马氏体位错少，晶粒细小，抗拉强度为393MPa屈服强度361.7MPa伸长率为31.4%,伸长率低于母材，冲击韧性比母材低，硬度高于母材有很好的耐磨性能试样断口为韧窝断裂。(2)研究氧弧焊接工艺对异种种材料TA2钛合金/T2紫铜合金焊接接头的微观组织表征及力学性能进行分析。结果表明：TA2钛合金“2紫铜僦弧焊接接头微观组织有金属间化合物和大量柱状晶组织，抗拉强度为171MPa,焊接接头发生断裂，拉伸试验断口为脆性断裂。关键词：氤弧焊接工艺；焊接接头；微观组织；力学性能论文类型：工程设计AbstractWiththecontinuousdevelopmentofmodernindustry,weldingtechnologyhasbecomeanessentialtechnologyinvariousindustries.Inmodernindustrialproduction,argonarcweldingtechnologyiswidelyusedandisoneofthecommonweldingprocesses.Theargonarcweldingprocesshashighthermalefficiency,highweldquality,andcanobtainexcellentwelds.Thestabilityoftheargonarcweldingarcisthebest,anditiseasytooperate,stable,andreliable.Itissuitableforvarioustypesofmetalwelding,includingweldingofthesamematerialandweldingOfdifferentmaterials.Theresearchcontentisasfollows:(1) Theinfluenceofargonarcweldingprocessonthemicrostructureandmechanicalpropertiesof6005A/5083aluminumalloyandTA2/TA2titaniumalloyareinvestigated.theresultsshowthat,6005A/5083Thegrainofaluminumalloybasematerialisfiber,Weldedjointsaremostlyisoaxialcrystals,Thefatiguelimitstrengthisnotlessthan75MPa,Theyieldstrengthisthe115.8MPa,Tensilestrength118.3MPaafterelongationof8.5%,Inthelargedifferenceinhardnessvalue,thehardnessoftheweldedjointinthethermalinfluenceareanear6005Aislowerthanthesamplefractureofthebasematerialforcrystalpenetrationfracture;TA2/TA2weldedjointoftitaniumalloy,Smallgrainparticles,Tensilestrengthof393MPayieldstrength361.7MPaelongationof31.4%,Theelongationrateislowerthanthebasematerial,1.owerimpacttoughnessthanthebasematerial,Thehardnessishigherthanthebasematerialhasgoodwearresistancesamplefractureistoughnessfracture.(2) StudytheargonarcweldingprocesstoanalyzethemicrostructurecharacterizationandmechanicalpropertiesofTA2titaniumalloy/T2copperalloyofdifferentmaterials.TheresultsshowthatthemicrostructureofTA2titaniumalloy/T2copperargonarcweldingjointhasintermetalcompoundsandalargenumberofcolumnarcrystaltissue,thetensilestrengthis17IMPa,theweldedjointbreaks,andthetensiletestfractureisbrittlefracture.KeyWords:TIGWelding;WeldedJoint;Microstructure;MechanicalPropertiesThesistype:EngineeringDesign摘要IAbstractII目录III1绪论11.1 研究背景与意义11.2 氮弧焊接工艺概述11.3 研究内容22焊接接头微观组织结构分析32.1 焊接接头组织结构特点32.1.1 母材区32.1.2 热影响区32.1.3 焊缝区42.1.4 焊接接头的组织缺陷42.2 焊接接头微观组织分析方法42.2.1 金相组织观察法52.2.2 扫描电镜法52.2.3 X射线衍射法52.2.4 透射电镜法62.3 焊接接头力学性能试验方法62.3.1 拉伸试验62.3.2 冲击试验72.3.3 硬度测试72.4 焊接接头力学性能82.4.1 强度82.4.2 塑性92.4.3 韧性93同种材料焊接接头的微观组织表征及力学性能研究103.1 铝/铝合金焊接头微观组织结构及力学性能分析103.1.1 6OO5A/5O83铝合金焊接接头微观组织特征103.1.2 6005A/5083铝合金焊接接头的力学性能测试123.2 钛/钛合金焊接接头微观组织组织结构及力学性能分析133.2.1 TA2/TA2钛合金氮弧焊焊接接头微观组织特征分析133.2.2 TA2/TA2钛合金K弧焊焊接接头力学性能测试154异种材料焊接接头的微观组织表征及力学性能研究184.1 钛/铜合金氨弧焊焊接接头的微观组织表征及力学性能分析184.1.1 TA2钛合金“2紫铜焊接接头的微观组织特征分析184.1.2 TA2钛合金/T2紫铜焊接接头的力学性能测试20结论22参考文献23致谢241绪论1.1 研究背景与意义随着现代工业的不断发展，焊接技术成为各行各业必不可少的一项技术，其中氨弧焊接作为一种重要的焊接方法，在现代工业生产中，得到广泛应用，是一种常见的焊接工艺。鼠弧焊接工艺具有热效率高、焊缝质量高、操作简便、稳定性好、工作环境好等特点。适用于各种类型的金属焊接，在同种材料铝及铝合金和钛及钛合金的焊接广泛被应用，在钛/铜合金的异种材料焊接等材料领域同样也得到广泛应用。尤其在航天航空、汽车、电子、医疗等行业。铝合金具有良好的物理和化学性质，航空、航天、汽车、医疗、电子等领域被广泛应用。随着材料技术的发展，氨弧焊在工程被大量使用，因此对氮弧焊接工艺进行研究,是提高焊接质量促进相关行业发展的措施之一。因钛合金基体材料具有较高的强度、线膨胀系数小、生物兼容性好、弹性模量较小、蠕变抗性差等特性，所以钛合金在航空航天，能源，化工等领域有着广泛前景。但钛合金的价格昂贵，生产加工制造难度高，在一定程度上限制了钛合金的推广和应用。目前，由于同种金属材质已无法达到工程要求，因此，将两种金属材质的优势有机地融合在一起，使其成为一种新型的、具有广阔应用前景的新型结构。钛合金具具有高强度，塑韧性好，耐腐蚀性能好，耐高温等特点，铜合金具有导电导热性能好，耐腐蚀性强等特点。铜合金可制作塑性好的电线，电器零件和各类铜材料，很好的满足现代装备制造业结构减重和材料性能多样化的要求，达到“物尽其用”的目的。因此铜及钛合金在航空航天、能源、化工及海洋装备中有着广泛的应用前景。焊接接头的显微组织及力学性能对焊接质量及焊接接头强度有着重要影响，对提高氨弧焊接工艺的应用价值具有重要的理论意义和实际意义。此外，对于同种材料和异种材料的僦弧焊接工艺的比较研究，可以为筑弧焊接工艺的应用提供科学依据和参考，有助于实现工业生产的高效、低耗和安全。1.2 氮弧焊接工艺概述氢弧焊接工艺是在电弧焊的原理利用氧气作为焊接接头保护气，使焊接材料与母材熔化结合在一起形成焊缝的方法。用氢气做保护气体，可以使焊材与空气中的有害气体无法接触起到保护作用。在氨弧焊接过程中，母材和热影响区受到高温和热应力的影响，产生一系列的热影响区变化和微观组织的变化。氤弧焊可根据电极分类：(I)非熔化极僦弧焊(TIG)：鸽极与工件之间的电弧作为热源，以氨气作为保护气体的氢弧焊接。该气体不会与金属发生化学反应，形成保护罩使得铝极端头、电弧和熔池金属不会与空气接触，避免减少氧化，电极不熔化。当氮气通过焊缝时，可将有害气体隔开，形成致密的焊接接头，其机械性能表现卓越。（2）熔化极氢弧焊（MlG）：通过送丝机构送丝，焊丝作电极熔化，被焊基材与焊丝之间的电弧产热熔化母材与焊丝，焊丝既是电极又起导电作用，用惰性气体氨气保护熔池进行焊接。氮弧焊的技术应用不断地发展，保护气体从单个的氢气发展出多种混合气体的应用。筑弧焊接工艺的特点：（1）焊接质量好。（2）焊接应力与变形小。（3）氢弧焊为明弧施焊，操作技术容易掌握旬。（4）不受焊件位置限制，可进行全位置焊接。（5）筑弧焊几乎能焊接所有金属材料，焊接材料范围广。1.3 研究内容本文研究内容是对氧弧焊接工艺的特点背景与意义和熔化极筑弧焊和非熔化极氤弧焊工作原理及特点进行简单论述,通过显微组织试验和力学试验对鼠弧焊焊接铝/铝合金、钛/钛合金同种材料和钛/铝合金异种材料焊接接头的显微组织和其机械性能进行分析。（1）对铝/铝合金氨弧焊接分析中，选择TlG焊接6005A/5083铝合金连接，使用金相分析法、扫描电镜法、X射线衍射法等手段分析对焊的接头微观组织形态进行描述。采用拉伸、冲击、疲劳等试验手段分析其接头的力学性能。（2）在对钛/钛合金K弧焊接接头分析中，选择以TIG焊接TA2/TA2钛合金以纯钛做焊丝进行试验。使用金相显微镜、X射线照相等仪器手段对TA2/TA2钛合金同种材料焊接接头组织分析。采用维氏硬度实验仪器对钛合金焊接接头拉伸，屈服，延伸率力学特性结构阐述。（3）对