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Publisher: Administrator Date：2022-11-25
本文的目的是通過(guò)從至少兩個(gè)鈦合金工件上超塑性成型和擴(kuò)散焊接來(lái)制造制品的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，包括：在至少一個(gè)工件區(qū)域的表面上標(biāo)記要粘合和不粘合的工件區(qū)域;將工件組裝成堆疊;將堆垛加熱到預(yù)定溫度T，并從壓力機(jī)施加預(yù)定值p的壓力，將工件擴(kuò)散焊接在一起，得到半成品;加熱并向半成品內(nèi)部供應(yīng)加壓工作流體，以超塑性地形成至少一個(gè)工件以產(chǎn)生預(yù)定形狀的制品，其特征在于擴(kuò)散焊接是通過(guò)具有小于工件中流動(dòng)應(yīng)力的鈦合金焊盤(pán)進(jìn)行的， 其中，當(dāng)制品由三個(gè)或更多工件制成時(shí)，將防止粘結(jié)材料施加到至少一個(gè)工件表面上的至少一部分上不粘合的區(qū)域。
本文的目的還通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：
通過(guò)本方法獲得的焊接的實(shí)驗(yàn)微觀結(jié)構(gòu)表明，微孔主要集中在被焊接區(qū)域的中心部分，而最接近的現(xiàn)有技術(shù)方法，如前所述，微孔集中在焊接區(qū)域的外圍。此外，在焊接區(qū)域的外圍沒(méi)有發(fā)現(xiàn)分?jǐn)?shù)。這些事實(shí)可以通過(guò)形成物理接觸時(shí)應(yīng)力和變形分布模式的變化來(lái)解釋。
施加到毛坯工件上的擴(kuò)散焊接壓力最初作用于施加停止材料的區(qū)域，因此停止材料被壓制成工件的延展性材料。在將具有平坦底座的固定模具壓入延展性介質(zhì)的情況下，應(yīng)力分布在粘結(jié)區(qū)域中。在被連接的工件中形成具有壓縮應(yīng)力的剛性區(qū)域，剛性區(qū)域上升到表面并毗鄰施加停止材料的區(qū)域的周邊。壓縮應(yīng)力不利于形成物理接觸所需的變形，這導(dǎo)致在粘結(jié)區(qū)域的外圍出現(xiàn)劃痕和微孔的集中。
在目前的方法中，由于使用了比工件更具延展性的焊盤(pán)，在剛性板之間壓縮成品厚度的薄塑料層的情況下，粘接區(qū)域中的應(yīng)力分布近似于Prandtl溶液。當(dāng)對(duì)毛坯工件施加壓力時(shí)，在墊片中形成剛性區(qū)域并在墊片中心上升到表面，而在墊片外圍形成延展區(qū)。延展性區(qū)的存在有助于形成變形物理接觸所需的變形，從而防止在粘結(jié)區(qū)域的外圍出現(xiàn)劃痕和微孔的集中。
計(jì)算建模結(jié)果證明了上述應(yīng)力和變形在通過(guò)焊盤(pán)粘合工件的區(qū)域的分布模式。
理論分析和計(jì)算建模結(jié)果與現(xiàn)有技術(shù)方法和本方法得到的焊接的實(shí)驗(yàn)微觀結(jié)構(gòu)研究一致，可以得出物理接觸形成階段孔隙和劃痕的外觀取決于焊接區(qū)應(yīng)力分布的結(jié)論，孔隙和分?jǐn)?shù)的主要位置對(duì)應(yīng)于剛性區(qū)域的位置。
在這兩種情況下，剛性區(qū)域的存在都不利于形成物理接觸所需的變形。
但本方法由于焊接區(qū)外圍沒(méi)有剛性區(qū)域，消除了刻痕缺陷，而微孔濃度缺陷遠(yuǎn)離外圍，不會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)截面的形成。
在最接近的現(xiàn)有技術(shù)方法中，物理接觸是通過(guò)粉碎被連接工件表面上的微粗糙度而形成的。墊中的變形限制改變了物理接觸形成過(guò)程的性質(zhì)。在這種情況下，工件表面的微粗糙度填充有延展性更強(qiáng)的焊盤(pán)材料，這有助于減少微孔的數(shù)量和尺寸。因此，制品的焊接質(zhì)量和性能得到改善。
