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《厚板鈦合金窄間隙TIG焊接工藝研究畢業(yè)論文.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）厚板鈦合金窄間隙TIG焊接工藝研究畢業(yè)論文第1章緒論1.1課題背景及研究的目的和意義?巨大的勘測難度使深?？睖y一直居于地球科學(xué)的前沿。這種勘探要求大額投入和尖端技術(shù)，這是中國發(fā)展深海探測一個(gè)繞不過去的坎兒。國際在線報(bào)道：中國國際廣播電臺(tái)環(huán)球資訊午間話題關(guān)注“蛟龍”號(hào)深海探測器突破3700米事件。中國科技部、國家海洋局聯(lián)合發(fā)布：我國自行設(shè)計(jì)、自主集成研制的國家863計(jì)劃重大專項(xiàng)“蛟龍”號(hào)（如圖1-1）載人潛水器在中國南海3000米級(jí)海上試驗(yàn)取得成功，最大下潛深度達(dá)到
2、3759米，創(chuàng)造了水下和海底作業(yè)9小時(shí)03分的紀(jì)錄，驗(yàn)證了“蛟龍”號(hào)載人潛水器在3000米級(jí)水深的各項(xiàng)性能和功能指標(biāo)。這標(biāo)志著我國深海載人探測已取得相當(dāng)大的成就。圖1-1蛟龍?zhí)枅D1-2國外一深海探測器取得成績的同時(shí)我們也要看到差距，美國1964年建造的“阿爾文”號(hào)載人潛水器即可下潛到4500m的深海；法國1985年研制成的“鸚鵡螺”號(hào)潛水器最大下潛深度可達(dá)6000m；我們的鄰居俄羅斯和日本已經(jīng)完成了深海6000m級(jí)水深的探測數(shù)千次。中國載人深海探測這條路任重而道遠(yuǎn)。依據(jù)全國第11個(gè)五年計(jì)劃，國家高
3、技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863專項(xiàng)）中海洋技術(shù)領(lǐng)域的戰(zhàn)略目標(biāo)是：“深化近淺海、開拓深遠(yuǎn)?！?。該部分內(nèi)容-40-哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）旨在開發(fā)強(qiáng)大的實(shí)用型潛水設(shè)備，建設(shè)和維護(hù)深海海底觀測網(wǎng)絡(luò)，以及勘探和海底取樣。項(xiàng)目計(jì)劃開發(fā)在水下4500米的作業(yè)的深海潛水設(shè)備。如圖1-3所示，該潛水器是一個(gè)直徑約為2m，壁厚90mm的球形容器，由12塊弧瓣形鈦合金板拼焊而成。圖1-3深海潛水器效果圖鈦合金具有密度小、比剛度、比強(qiáng)度高，耐蝕性、耐熱性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、海洋工程、汽車和醫(yī)療等領(lǐng)域得到了越
4、來越廣泛的應(yīng)用[1]，鈦合金在海洋工況下使用極具優(yōu)勢，世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視鈦材在艦船領(lǐng)域中的開發(fā)應(yīng)用，特別是原蘇聯(lián)全鈦耐壓殼核潛艇的成功制造，標(biāo)志著鈦材在艦船中應(yīng)用的重大突破[2]。鈦合金能以更輕的重量抵抗更強(qiáng)的水壓，而且又極耐海水腐蝕，是制造深海探測器的首選材料。深海探測器的設(shè)計(jì)厚度是90mm，因此如何完成厚板鈦合金的焊接，成為深海探測器制造的關(guān)鍵問題。本課題的研究，正是致力于深海探測器制造過程中鈦合金焊接技術(shù)的開發(fā)。從更深遠(yuǎn)的角度來看，近年來厚板鈦合金結(jié)構(gòu)在石油、化工、能源等工業(yè)領(lǐng)域的
5、應(yīng)用越來越多，而且上述工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ阝伜辖鸬膽?yīng)用由以厚板焊接結(jié)構(gòu)居多，因此一種高效便捷、經(jīng)濟(jì)性好、用于焊接厚板鈦合金的方法對(duì)于推動(dòng)厚板鈦合金結(jié)構(gòu)的應(yīng)用有著重要意義。本論文主要是針對(duì)4500m級(jí)深海探測器項(xiàng)目中厚板鈦合金焊接工藝進(jìn)行研究，分析焊接接頭組織和性能的基礎(chǔ)上確定最佳的焊接過程參數(shù)，同時(shí)更深入的探究厚板鈦合金焊接結(jié)構(gòu)溫度場的變化規(guī)律及應(yīng)力、變形的控制等問題，為鈦合金深海探測器制造及厚板鈦合金焊接結(jié)構(gòu)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論和技術(shù)支持。-40-哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1.2厚板鈦合金焊
6、接性分析常溫下鈦合金因表面氧化膜的作用而保持高的穩(wěn)定性和耐蝕性能，在焊接高溫下，鈦合金表面氧化膜變得疏松，使鈦與氫、氧、氮的反應(yīng)速度加快，降低了焊接接頭的塑韌性。如果鈦合金在無保護(hù)或者保護(hù)不良的情況下進(jìn)行焊接，焊接接頭會(huì)因?yàn)殚g隙元素的污染而導(dǎo)致接頭的脆化。因?yàn)殁伒娜埸c(diǎn)高，比熱容小，導(dǎo)熱性能差，所以在焊接時(shí)冷卻速度慢，焊接熱影響區(qū)高溫下停留時(shí)間長，β晶粒在高溫下極易過熱粗化，導(dǎo)致接頭的塑韌性下降。但對(duì)于TC4這樣的雙相鈦合金，由于合金化程度高，晶粒長大傾向相對(duì)較小，所以，在焊接TC4時(shí)宜采用較大的焊
7、接熱輸入。氣孔是鈦及鈦合金在焊接時(shí)最常見的焊接缺陷[3]。鈦合金焊接接頭中的氣孔主要分為兩類，在焊接熱輸入較大時(shí)熔合線附近形成氣孔，在焊接熱輸入較小時(shí)焊縫中部產(chǎn)生氣孔。氣孔的存在會(huì)降低接頭的抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。氣孔敏感性與焊接方法、工藝等因素都有關(guān)，冷卻速度的快慢對(duì)氣孔的影響主要由周圍氣體擴(kuò)散使氣泡長大和氣泡上浮時(shí)間兩個(gè)相互矛盾的因素決定。一般來說，電子束焊接氣孔最多，等離子最少，氬弧焊趨于中間。本項(xiàng)目所設(shè)計(jì)深潛器的壁厚為90mm，厚板材料在焊接時(shí)必然會(huì)引起較大的焊接應(yīng)力和變形，而且厚板材料焊接時(shí)
8、常加工成U形或V形坡口，以多層多道焊的方式進(jìn)行焊接，填充金屬量過大是這種焊接方法一個(gè)很大的不足[4]，不僅浪費(fèi)了焊接材料，而且因?yàn)闊彷斎肓窟^大而使得接頭性能變差。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析國內(nèi)外對(duì)于鈦合金板焊接工藝的研究較多，但是多數(shù)限于薄板研究，對(duì)于這種厚板鈦合金焊接的研究很少。用于焊接厚板鈦合金主要有以下幾種方法：1.3.1MIG多層多道焊法國的E.Budillon和J.P.Peyronnet做過海底實(shí)驗(yàn)室用鈦合金厚板的焊接及評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)用板厚為20mm，用TIG打底，MIG填充
