TC18钛合金高压气瓶电子束焊接研究

贾晓鹏，林乐刚,刘会杰

（中国空空导弹研究院 凯迈（洛阳）气源有限公司，河南 洛阳 471003）

0 引言

TC18钛合金材料为一种新型高强钛合金，其具有强度高、密度小、抗腐蚀能力强的优异特性，目前已广泛应用于航天、航空高压贮箱、高压气瓶等。该型高压气瓶为某型飞机专用高压气瓶，可靠性要求高，由于钛合金导热性能差，氩弧焊热影响区域较大，电子束焊接因具有高能量、高密度、熔深大、热影响区小的特点而成为该型钛合金首选焊接方式。但薄壁柱形高压气瓶电子束焊接内部成型差、易产生飞溅、焊缝探伤易误判等问题较多，本文以4 mm厚度小型气瓶为研究对象，提出一种合适的焊接工艺，为实际焊接生产提供了一定的理论支撑。

1 高压气瓶电子束焊接方法

1.1 原材料力学特性

该气瓶原材料为TC18钛合金，其化学成分及力学性能如表1、表2所示。

表1 化学成分质量分数%

表2 力学性能

1.2 气瓶结构

目前钛合金高压气瓶电子束焊接接头普遍采用的对接、插接和搭接方式如图1所示。

图1 焊接接头

在高压容器的设计中，搭接焊接接头因在容器充放气过程中，易形成气体涡流而影响气瓶使用寿命及安全性，对接接头因不好定位，易造成焊接接头两端基体偏差而不被使用；插接接头因定位简单、装夹方便而被普遍采用。该高压气瓶主要由瓶头、瓶体和瓶尾焊接组成，如图2所示。形成相对封闭的形腔，使用时，通过气瓶上安装的转接块、充气阀，将瓶中的高压高纯氮气贮存起来。……