Визначення технологічних параметрів електронно-променевого зварювання високоміцних титанових сплавів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.287679Ключові слова:
високоміцні титанові сплави, електронно-променеве зварювання, технологічні параметри, макроструктураАнотація
Зазвичай досить важко провести глибоке проплавлення товстостінних виробів з титанових сплавів за допомогою звичайних технологій зварювання. В даному дослідженні було запропоновано використовувати електронно-променеве зварювання в умовах високого вакууму для реалізації проплавлення товщиною 40 мм зі сплавів ВТ23, ВТ3-1.
В дослідженні розглядається можливість одержання якісних зварних з’єднань з високоміцних титанових сплавів, що мають (а + β) двофазні структури. Для реалізації дослідницьких робіт виготовлено зразки з вибраних матеріалів, виконано зварювання зразків за визначеними режимами, виконано металографічний аналіз, а також визначено рівень механічних властивостей. Апробацію результатів дослідження провели в лабораторних умовах.
Розглянуто технологічні особливості процесів електронно-променевого зварювання виробів товщиною 40 мм, та визначено параметри, що впливають на зварюваність титанових сплавів та їх структуру. Зварні зразки були перевірені методом рентгенівського неруйнівного контролю, досліджено мікроструктуру зварних швів та перевірено фізико-механічні властивості зварних з’єднань. Встановлено, що особливістю титанових сплавів ВТ3-1, ВТ23, є необхідність термообробки після зварювання на режимах основного металу для покращення характеристик зварного з’єднання. Отримана межа міцності сплавів після термічної обробки досягла значень 1250 МПа і більше, ударна в’язкість при цьому на рівні 48–50 Дж·см-2.
Моделювання процесу зварювання дозволило забезпечити відтворюваність характеристик зварного з’єднання на рівні наближеному до основного металу, підвищити показники якості зварних з’єднань, скоротити час на відпрацювання технології. Проведені дослідження зразків-імітаторів показали відповідність якості зварних з’єднань заданим параметрам
Посилання
- Fedosov, A. V., Karpovych, E. V. (2015). Advanced aspects of electron-beam welding for high-strength titanium alloys. Aviatsionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya, 1 (118), 16–22. Available at: http://195.88.72.95:57772/csp/nauchportal/Arhiv/AKTT/2015/AKTT115/Fedosov.pdf
- Pasang, T., Amaya, J. M. S., Tao, Y., Amaya-Vazquez, M. R., Botana, F. J., Sabol, J. C. et al. (2013). Comparison of Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr Welds Performed by Laser Beam, Electron Beam and Gas Tungsten Arc Welding. Procedia Engineering, 63, 397–404. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.08.202
- Li, F. S., Wu, L. H., Zhao, H. B., Xue, P., Ni, D. R., Xiao, B. L., Ma, Z. Y. (2023). Realizing deep penetration and superior mechanical properties in a titanium alloy thick plate joint via vacuum laser beam welding. Journal of Materials Research and Technology, 26, 2254–2264. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.08.059
- Wanjara, P., Watanabe, K., de Formanoir, C., Yang, Q., Bescond, C., Godet, S. et al. (2019). Titanium Alloy Repair with Wire-Feed Electron Beam Additive Manufacturing Technology. Advances in Materials Science and Engineering, 2019, 1–23. doi: https://doi.org/10.1155/2019/3979471
- Gudenko, A. V., Sliva, A. P. (2018). Influence of electron beam oscillation parameters on the formation of details by electron beam metal wire deposition method. Journal of Physics: Conference Series, 1109, 012037. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1109/1/012037
- Kabasakaloglu, T. S., Erdogan, M. (2020). Characterisation of figure-eight shaped oscillation laser welding behaviour of 5083 aluminium alloy. Science and Technology of Welding and Joining, 25 (7), 609–616. doi: https://doi.org/10.1080/13621718.2020.1794652
- Fedosov, A. V., Karpovich, E. V. (2017). Comparative mechanical and metallographic investigations of welded compounds with high-strength titanium alloys obtained by method of TIG and EBW. Aviatsionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya, 4 (139), 50–56. Available at: http://nti.khai.edu/ojs/index.php/aktt/article/download/511/561
- Yang, J., Li, Y., Zhang, H. (2016). Microstructure and mechanical properties of pulsed laser welded Al/steel dissimilar joint. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 26 (4), 994–1002. doi: https://doi.org/10.1016/s1003-6326(16)64196-1
- Lu, W., Lei, Y. P., Li, X. Y., Shi, Y. W. (2012). Effect of electron beam welding on fracture behaviour of thick TC4-DT alloy. Science and Technology of Welding and Joining, 17 (4), 277–281. doi: https://doi.org/10.1179/1362171812y.0000000004
- Lu, W., Shi, Y., Li, X., Lei, Y. (2013). Fracture assessment for electron beam welded damage tolerant Ti-6Al-4V alloy by the FITNET procedure. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 26 (5), 1013–1021. doi: https://doi.org/10.3901/cjme.2013.05.1013
- Zhao, X., Lu, X., Wang, K., He, F. (2023). Microstructure and mechanical properties of electron beam welded TC4 titanium alloy structure with backing plate. Materials Today Communications, 35, 106160. doi: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.106160
- Irisarri, A. M., Barreda, J. L., Azpiroz, X. (2009). Influence of the filler metal on the properties of Ti-6Al-4V electron beam weldments. Part I: Welding procedures and microstructural characterization. Vacuum, 84 (3), 393–399. doi: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2009.08.003
- Gao, F., Gao, Q., Jiang, P., Liu, Z., Liao, Z. (2018). Microstructure and mechanical properties of Ti6321 alloy welded joint by EBW. International Journal of Lightweight Materials and Manufacture, 1 (4), 265–269. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijlmm.2018.08.006
- Zhang, H. T., Zhao, H. Y., He, W. X. (2010). Microstructure and fracture behaviour of Ti3Al/TC4 dissimilar materials joints welded by electron beam. Bulletin of Materials Science, 33 (6), 707–711. doi: https://doi.org/10.1007/s12034-011-0148-7
- Moschinger, M., Mittermayr, F., Enzinger, N. (2022). Influence of Beam Figure on Porosity of Electron Beam Welded Thin-Walled Aluminum Plates. Materials, 15 (10), 3519. doi: https://doi.org/10.3390/ma15103519
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Oleksiі Fedosov, Olena Karpovych
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
