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扩散焊钛合金分析方法

发布人:管理员 发布时间:2022-11-25


本文的目的是通过从至少两个钛合金工件上超塑性成型和扩散焊接来制造制品的方法来实现的,包括:在至少一个工件区域的表面上标记要粘合和不粘合的工件区域;将工件组装成堆叠;将堆垛加热到预定温度T,并从压力机施加预定值p的压力,将工件扩散焊接在一起,得到半成品;加热并向半成品内部供应加压工作流体,以超塑性地形成至少一个工件以产生预定形状的制品,其特征在于扩散焊接是通过具有小于工件中流动应力的钛合金焊盘进行的, 其中,当制品由三个或更多工件制成时,将防止粘结材料施加到至少一个工件表面上的至少一部分上不粘合的区域。
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本文的目的还通过以下方式实现:

  • 使用来自商业片材的垫子,当温度为(T-100...达到150)°C;
  • 使用来自具有制备结构的具有0.5-1.0μm的制备结构的商用片材的垫,当温度为(T-150...达到200)°C;
  • 使用来自具有制备结构的具有0.1-0.5μm的制备结构的商用片材的垫,当温度为(T-200...达到250)°C;
  • 所述成型后,将制品在等于或大于P的工作流体压力和不低于T的温度下保持30-60分钟;
  • 所述物品在成型步骤后立即进行的工作流体压力下保持;
  • 来自压力机的压力是在外部真空条件下施加的。


本文技术事项

通过本方法获得的焊接的实验微观结构表明,微孔主要集中在被焊接区域的中心部分,而最接近的现有技术方法,如前所述,微孔集中在焊接区域的外围。此外,在焊接区域的外围没有发现分数。这些事实可以通过形成物理接触时应力和变形分布模式的变化来解释。

施加到毛坯工件上的扩散焊接压力最初作用于施加停止材料的区域,因此停止材料被压制成工件的延展性材料。在将具有平坦底座的固定模具压入延展性介质的情况下,应力分布在粘结区域中。在被连接的工件中形成具有压缩应力的刚性区域,刚性区域上升到表面并毗邻施加停止材料的区域的周边。压缩应力不利于形成物理接触所需的变形,这导致在粘结区域的外围出现划痕和微孔的集中。

在目前的方法中,由于使用了比工件更具延展性的焊盘,在刚性板之间压缩成品厚度的薄塑料层的情况下,粘接区域中的应力分布近似于Prandtl溶液。当对毛坯工件施加压力时,在垫片中形成刚性区域并在垫片中心上升到表面,而在垫片外围形成延展区。延展性区的存在有助于形成变形物理接触所需的变形,从而防止在粘结区域的外围出现划痕和微孔的集中。

计算建模结果证明了上述应力和变形在通过焊盘粘合工件的区域的分布模式。

理论分析和计算建模结果与现有技术方法和本方法得到的焊接的实验微观结构研究一致,可以得出物理接触形成阶段孔隙和划痕的外观取决于焊接区应力分布的结论,孔隙和分数的主要位置对应于刚性区域的位置。

在这两种情况下,刚性区域的存在都不利于形成物理接触所需的变形。

但本方法由于焊接区外围没有刚性区域,消除了刻痕缺陷,而微孔浓度缺陷远离外围,不会导致危险截面的形成。

在最接近的现有技术方法中,物理接触是通过粉碎被连接工件表面上的微粗糙度而形成的。垫中的变形限制改变了物理接触形成过程的性质。在这种情况下,工件表面的微粗糙度填充有延展性更强的焊盘材料,这有助于减少微孔的数量和尺寸。因此,制品的焊接质量和性能得到改善。

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