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摩擦搅拌焊接低成本钛推进剂罐,Pt. 2

2016年8月更新:焊缝开发试验- TWI完成了钛合金推进剂储罐的第一个全周向搅拌摩擦焊接。

这是一个正在进行的项目的最新进展-摩擦搅拌焊接低成本钛推进剂箱,pt. 1

作为钛推进剂储罐搅拌摩擦焊接(FSW)项目的一部分,TWI有限公司一直在研究钛合金推进剂储罐示范示范件焊接的焊接参数。新万博赛车

工作从轧制钛6Al-4V平板的焊接试验开始,以确定最佳工艺参数。这些焊缝进行了初步测试,以确定优化的工艺窗口。

图1:平板搅拌摩擦试验的设置
图1:平板搅拌摩擦试验的设置
图2:Ti-6Al-4V平板FSW -宏观
图2:Ti-6Al-4V平板FSW -宏观

在初步试验完成后,TWI进行了验证铸造平板副板焊接参数的工作。进行了焊接,以确认从变形板到铸造材料的工艺条件具有可比性。一套综合的试验系统评估了铸造钛的搅拌摩擦焊性能。

图3:铸造Ti-6Al-4V平板搅拌摩擦试验
图3:铸造Ti-6Al-4V平板搅拌摩擦试验
图4:铸造Ti-6Al-4V合金FSW -宏观
图4:铸造Ti-6Al-4V合金FSW -宏观
图5:铸造Ti-6Al-4V合金FSW -拉伸试验
图5:铸造Ti-6Al-4V合金FSW -拉伸试验
图6:铸造Ti-6Al-4V合金FSW -断裂韧性测试
图6:铸造Ti-6Al-4V合金FSW -断裂韧性测试

在平板焊接试验的开发过程中,TWI建立了所需的工具、夹具和跳汰机,以使最终演示机的曲面板的焊接成为可能。

图7:TWI已经开发了支持周向搅拌摩擦试验的工具
图7:TWI已经开发了支持周向搅拌摩擦试验的工具

TWI进行了第一次弯曲焊缝试验,将两个直径为420毫米的圆柱体进行了全周焊缝连接,形成筒体。焊接成功完成后,进行了无损检测(NDT)和机械测试,以审查其质量和性能。

图8:在气瓶上进行焊接
图8:在气瓶上进行焊接
图9:气瓶-气瓶的x射线设置
图9:气瓶-气瓶的x射线设置
图10:用于机械测试的气瓶-气瓶焊缝切割
图10:用于机械测试的气瓶-气瓶焊缝切割
图11:第一个全周向搅拌焊
图11:第一个全周向搅拌焊

为了完成焊接开发工作包,制作了一个圆柱体到半球的周向焊缝。焊接采用相同的焊接参数,在直径为420mm的圆柱体上进行全周向焊接。

图12:搅拌摩擦焊接半圆柱体残余应力分析
图12:搅拌摩擦焊接半圆柱体残余应力分析

作为通用支持技术计划(GSTP)项目的一部分,将测量搅拌摩擦焊接Ti-6Al-4V半圆柱体内部的残余应力。提出了利用STFC ISIS脉冲散裂中子源评估FSW的大纲建议。

半球形-圆柱形焊缝将使用IMAT进行中子射线照相分析。然后将焊缝送到荷兰的ESTEC进行x射线衍射(XRD)测量,从而确定近表面的残余应力。

焊接后的半球圆柱体将返回ESA Harwell(英国),在engine - x设备上进行残余应力实验,使用中子衍射确定搅拌摩擦焊缝的残余应力。

最后,焊接的半球形圆柱体将返回TWI剑桥(英国)进行钻孔残余应力测量技术的应用。

利用x射线衍射、中子衍射和钻孔进行残余应力分析的结果将使研究小组能够对分析技术进行比较。同时也希望这些结果能够对搅拌摩擦焊接推进剂罐和目前最先进的推进剂罐焊接技术进行有益的比较。

欲了解更多信息,请发电子邮件contactus@twi.co.uk

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