Το κράμα τιτανίου TC17 και το κράμα TI60 το καθένα έχει τα δικά του μοναδικά πλεονεκτήματα, η συγκόλληση των δύο μπορεί να δώσει πλήρη παιχνίδι στα πλεονεκτήματα των αντίστοιχων υλικών τους για να βελτιώσει την απόδοση του αεροσκάφους. Το παρόν έγγραφο διερευνά την τεχνολογία συγκόλλησης με λέιζερ πάχους 5mm TC17 και TI60 ανόμοια κράματα τιτανίου και διερευνά τη μικροδομή των συγκολλημένων αρθρώσεων, τα χαρακτηριστικά των ελαττωμάτων του πορώδους και την κατανομή τους, τις ιδιότητες εφελκυσμού των αρθρώσεων και τις ιδιότητες χαμηλής λιπαρής των αρθρώσεων.
Το κράμα τιτανίου TC17 χαρακτηρίζεται από υψηλή αντοχή και καλή σκληρότητα και είναι κατάλληλο για εξαρτήματα όπως δίσκους συμπιεστή χαμηλής πίεσης των αερο-μηχανών. Ενώ το κράμα TI60 έχει εξαιρετική αντοχή ερπυσμού και αντοχή κόπωσης και είναι κατάλληλο για χρήση ως δίσκους συμπιεστή υψηλής πίεσης των αερο-μηχανών και ούτω καθεξής. Η συγκόλληση αυτών των δύο κραμάτων μπορεί να δώσει πλήρες παιχνίδι στα πλεονεκτήματά τους και να βελτιώσει τον λόγο chrust-to-weight του αεροσκάφους. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές προκλήσεις στη συγκόλληση ανόμοιων κραμάτων τιτανίου, οπότε αυτό το έγγραφο διεξάγει μελέτη για τη συγκόλληση με λέιζερ των διαφορετικών κραμάτων τιτανίου TC17/TI60.
I. Πειραματικά υλικά και μεθόδους
Πειραματικά υλικά: Πάχος 5 mm TC17 και TI60 Titanium Scaroy Test τεμάχια επιλέχθηκαν ως ερευνητικό αντικείμενο.
Επεξεργασία υλικού: Μετά την κοπή του μπλοκ δοκιμής, αφαιρέστε τους λεκέδες της επιφάνειας με διάλυμα καθαρισμού και στη συνέχεια σκουπίστε με άνυδρη αιθανόλη και στεγνώστε φυσικά.
Εξοπλισμός συγκόλλησης και μέθοδος: Χρησιμοποιήθηκαν ρομπότ συγκόλλησης YLS -4000 λέιζερ ίνας και Yaskawa για τη συγκόλληση με λέιζερ. Ρυθμίστε την ισχύ του λέιζερ, την ταχύτητα συγκόλλησης, την ποσότητα απομάκρυνσης με λέιζερ και άλλες παραμέτρους και χρησιμοποιήστε την καθαρότητα του αργού 99,99% ως προστατευτικό αέριο.
Δεύτερον, τα πειραματικά αποτελέσματα και ανάλυση
Μακροσκοπική μορφολογία: Η συγκολλημένη άρθρωση αποτελείται από τρία μέρη: η ραφή συγκόλλησης, η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα και το βασικό υλικό και η ραφή συγκόλλησης στο σύνολό της είναι σχήμα Χ. Υπάρχουν περισσότερα στρογγυλά μεταλλουργικά ελαττώματα πορώδους στο κάτω μέρος της συγκόλλησης και κανένα πορώδες δεν βρίσκεται στο πάνω μέρος.
Μικροδομή: Η μικροδομή του μεταλλικού μεταλλικού κράματος TC17 είναι -φάση + Equiaxial -φάση, ενώ το βασικό μεταλλικό κράμα Ti60 κυριαρχείται από ισορροπία -φάση. Το κέντρο της συγκόλλησης αποτελείται από μεγάλο αριθμό δευτερογενών φώτων που μοιάζουν με βελόνες, ενώ η μικροδομή της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα υφίσταται προφανείς αλλαγές.
Τα ελαττώματα του πορώδους και τα χαρακτηριστικά διανομής τους: Υπάρχουν περισσότερα ελαττώματα πορώδους στο κάτω μέρος της συγκόλλησης και αυτά τα πορώδη μπορεί να έχουν επίδραση στις μηχανικές ιδιότητες της άρθρωσης.
Οι ιδιότητες κόπωσης εφελκυσμού και χαμηλής περιφερειακής κόπωσης των αρθρώσεων: οι δοκιμές εφελκυσμού και χαμηλής περιφερειακής κόπωσης διεξήχθησαν στις συγκολλημένες αρθρώσεις για να αξιολογήσουν τις μηχανικές τους ιδιότητες.
Iii. Συμπεράσματα και προοπτικές
Σε αυτή την εργασία, η μελέτη συγκόλλησης με λέιζερ πάχους 5 mm TC17/TI60 ανόμοια κράμα τιτανίου αποκαλύπτει ότι η συγκόλληση είναι συνολικά σε σχήμα Χ και υπάρχουν περισσότερα ελαττώματα πορώδους στο κάτω μέρος της συγκόλλησης. Η ανάλυση μικροδομής έδειξε ότι το κέντρο της συγκόλλησης αποτελείται από μεγάλο αριθμό δευτερογενών φάσεων που μοιάζουν με βελόνες, ενώ η μικροδομή της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα άλλαξε σημαντικά. Τα αποτελέσματα των δοκιμών κόπωσης εφελκυσμού και χαμηλής εβδομάδας έδειξαν ότι οι μηχανικές ιδιότητες των συγκολλημένων αρθρώσεων επηρεάστηκαν από το πορώδες της συγκόλλησης και τη μικροδομή. Περαιτέρω έρευνα θα διεξαχθεί στο μέλλον για τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων συγκόλλησης και των μεθόδων επεξεργασίας για τη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων και της αξιοπιστίας των συγκολλημένων αρθρώσεων.
