チタンおよびチタン合金は、比強度が高く、海水やその他の媒体に対する耐食性、耐低温性、非磁性、音響透過性、耐衝撃性、耐振動性などの特性を備えているため、船舶の構造材料として優れています。 船舶にチタンおよびチタン合金を使用すると、機器の耐用年数が大幅に延長され、重量が軽減され、機器と船舶全体の技術的性能が向上します。 船舶の使用環境は複雑かつ特殊であるため、船舶で使用されるチタン合金材料の溶接継手の品質要件は非常に高くなります。 特にチタン合金厚板の場合、一般的な溶接技術では効率が低く、溶接品質を保証することが困難です。 国防装備の規模が増大するにつれて、厚板や超厚板の溶接問題がますます顕著になってきています。 真空電子ビーム溶接は、エネルギー密度が高く、溶け込みが強く、入熱が小さく、溶接速度が速く、変形が小さく、厚板を溶接する際の効率が高いという利点があり、船舶用チタン合金の溶接、特に大規模な溶接に非常に適しています。厚板チタン合金の溶接加工においては、深さと幅の比がユニークです。
電子ビーム溶接 (EBW) は、非常に高密度の高速電子流を使用して溶接金属を加熱、溶解、冷却、結晶化させて溶接部を形成する新しい溶接技術です。 電子ビームの高エネルギー密度は、現在実際に使用されているさまざまな溶接熱源の中で第一位を占めており、従来の溶接プロセスでは匹敵できない多くの技術的利点があります。
(1) 溶接深さと幅の比率が大きい。 高出力密度の電子ビームは、深さと幅の比率が大きい溶接を形成できます。 一般に、アーク溶接の深さ対幅の比率は 2:1 未満ですが、電子ビーム溶接では 20:1 に達することもあり、パルス電子ビーム溶接では 50:1 に達することもあります。
(2) 溶接効率が高い。 エネルギーの集中により、溶融・凝固のプロセスが大幅に加速され、溶接速度が向上します。 厚肉部品の溶接においては、電子ビームの深い浸透力が溶接効率の向上に欠かせない役割を果たします。 高い効率を維持しながら、接合部の品質精度も比較的高いです。
(3) ワークの変形が少ない。 エネルギー集中により溶接速度が速く、ワークへの入熱が小さく、深さと幅の比が大きく、溶接熱影響部が小さいため、ワークの変形が小さくなります。
(4) 溶接部の物性が良好です。 電子ビーム溶接速度は速く、粒子の成長を効果的に回避し、接合部の延性を高めます。 同時に、入熱が小さく、高温作用時間が短く、合金元素の析出が少ないため、溶接部の耐食性は良好です。 真空は溶接部に優れた保護効果をもたらし、環境や不純物による溶接金属の汚染を防ぎます。
(5) 溶接プロセスパラメータの調整が容易で、プロセス適応性が高く、再現性と再現性が良好です。
(6) 真空電子ビームの撹拌効果によりデンドライトが破壊され、溶接部の結晶粒の配向が無方向になり、結晶核の数が増加することで結晶粒が微細化し、溶接継手の性能が大幅に向上します。改善されました。
電子ビーム溶接は上記のような特性を持っているため、活性の強いチタン合金の溶接に非常に適しており、長寿命信頼性を実現します。 実験結果は、TC{{0}DTチタン合金真空電子ビーム溶接継手の破壊靱性と疲労亀裂伝播抵抗が母材よりも優れていることを示しています。 さらに、厚さ130 mmのTB13鍛造品の真空電子ビーム溶接に関する研究では、すべての溶接部の溶接係数が0.9より大きく、溶接深さが増加するにつれて溶接部のKIC値が増加することがわかりました。 しかし、上部溶接部および熱影響部の靱性は他の層に比べて低く、板厚が厚くなると溶接後に不均一な組織が発生しやすくなり、複雑な残留応力が発生するためです。 この試験により、溶接後に真空電子ビームによる局所熱処理を行うことにより、溶接部の残留応力が改善され、溶接部の品質が大幅に向上することが示された。
