栽悦源钛合金压力容器电子束焊接模拟分析[ ].PDFVIP

第猿愿卷 第缘 期 焊摇 接摇 学摇 报 灾燥造援猿愿摇 晕燥援缘 圆园员苑 年 缘 月 栽砸粤晕杂粤悦栽陨韵晕杂韵云栽匀耘悦匀陨晕粤宰耘蕴阅陨晕郧陨晕杂栽陨栽哉栽陨韵晕 酝葬赠摇 圆园员 苑 栽悦源钛合金压力容器电子束焊接模拟分析 张永和 袁摇 何摇 俊 袁摇 翟大鹏 袁摇 张秉刚员 员 员 圆 渊员援 兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理重点实验室袁兰州摇 苑猿园园园园曰 圆援 哈尔滨工业大学 先进焊接与连接国家重点实验室袁哈尔滨摇 员缘园园园员冤 摘摇 要院文中采用旋转高斯曲面体热源模型袁对一定工艺条件下航天压力容器栽悦源 钛合金试件的焊接过程进行了 温度场分析袁获得了温度场的分布特征及垂直焊缝方向的温度分布曲线援 结果表明袁利用该规格试件确定的焊接参 数规范能够满足实际产品焊接的要求袁热影响区温度梯度的分布情况为内部装置的保护提供了依据曰并通过对野匙 孔冶的演变过程和不同焊接参数下的特征尺寸进行模拟分析袁获得了典型关系曲线袁工艺试验与模拟结果吻合较 好袁为获得高质量要求的焊缝提供了参考援 关键词院压力容器曰 钛合金曰 温度场 中图分类号院栽郧源缘远援猿摇 摇 文献标识码院粤摇 摇 文章编号院园圆缘猿原猿远园载渊圆园员苑冤园缘原园园员愿原园源 园摇 序摇 摇 言 面成形的质量袁缩短焊接工艺制定周期袁快速获得合 理的工艺规范袁采用数值模拟方法对栽悦源压力容器焊 栽悦源渊栽蚤鄄远粤造鄄源灾冤是钛合金的典型代表袁具有比 接过程的温度场分布和匙孔演变过程进行模拟分析援 强度高尧耐腐蚀性能好尧熔点高等特点袁在航空及航 天领域得到了广泛应用咱员暂援 国内航天器推进系统用 员摇 热源模型 贮箱尧高压气瓶等压力容器怨园豫 以上零部件采用 栽悦源钛合金研制而成袁在航天器长期运行过程中袁利 目前用于电子束焊接的热源模型主要涉及面热 用贮箱内推进剂的表面张力袁在微重力环境下依靠 源尧柱热源尧椭球型及双椭球型热源尧高斯旋转体热 内部管理装置形成液膜袁利用高压气体驱动推进剂 源尧高斯面热源与柱热源复合热源等咱猿原缘暂援 真空电 流至出液口袁为燃烧室提供燃料援 子束焊接与其它焊接过程相比最大特征在于焊接过 在真空条件下进行电子束焊接具有其它焊接方 程中所形成的野匙孔冶特征袁接头质量与焊接熔池中 法无可比拟的优势袁如焊缝化学成分纯净袁焊接接头 野匙孔冶是否稳定存在密切相关咱远暂援 因而袁选择的热 热影响区小以及焊接变形小袁焊接工艺的重复性和 源模型要能准确反映电子束焊接时熔池的各种特 稳定性好等咱员袁圆暂援 正是上述优点袁使电子束焊接方法 征援 考虑到电子束焊接特殊的能量分布方式袁分析 已成为钛合金焊接的首选方法咱圆暂援 中采用了比较成熟的旋转高斯曲面体热源模型袁热 航天用全金属钛合金压力容器的壁厚通常为 源功率密度的数学表达式为 猿耀愿皂皂袁且焊缝采用陨 型对接接头袁焊缝质量须满 猿悦泽 窑匝藻猿 猿悦泽 圆 圆 足国家标准郧允月员苑员愿粤鄄圆园园缘叶电子束焊接曳中的陨级 择 曾袁赠袁扎 越( ) 仔匀 藻 原员( 猿 )藻曾责[ 原造燥早 匀辕在( )(曾 垣赠 )] 质量要求援 且对于有内部装置的产品袁如橡胶隔膜 渊员冤 贮箱尧带涂层的金属隔膜贮箱等产品袁还要对焊缝周 式中院匝 为热输入功率曰浊 为热效率系数曰哉为加速 围的温度进行控制袁防止将橡胶或涂层烧蚀或碳化援 电压曰陨 为束流曰匀为热源高度曰悦泽为热源形状参数援 因此袁在进行电子束焊接时袁焊接热输入的控制显得 尤为重要援 由于电子束工艺参数多袁规范裕度窄袁焊 圆摇 焊接过程物理模型的建立 接热输入较小时会产生未熔合或未焊透缺陷袁热输 入过大时又会产生大量飞溅尧咬边以及烧蚀等缺陷袁 圆援员摇 试件模型 严重时会损伤内部管理装置援