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TC4钛合金线性摩擦焊接头的飞边研究
摘要：
本研究通过对TC4钛合金线性摩擦焊接头的飞边进行研究，探究了其形成机制和影响因素。实验结果表明，飞边的大小和形状与焊接参数、表面处理和材料性能等因素有关。在保证焊接强度的情况下，通过优化焊接参数和表面处理，可以有效减小飞边。
关键词：TC4钛合金；线性摩擦焊；飞边；焊接强度；优化
引言：
钛合金由于其轻质、强度高、腐蚀性能好等优点，在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域得到广泛应用。而对钛合金的焊接则面临一些困难，比如熔化焊接容易引起氧化和变形等问题，因此非熔化焊接技术，如摩擦焊、爆炸焊等备受关注。线性摩擦焊作为一种改进的摩擦焊接技术，在钛合金的焊接中有着广泛的应用。然而，线性摩擦焊接也存在飞边问题，影响了焊接质量，因此对飞边的研究具有重要意义。
一、实验方法
将TC4钛合金板材进行线性摩擦焊接头，并对焊接头进行飞边测试。实验过程中，考虑到焊接参数和表面处理等因素的影响，通过对不同组实验进行比较，研究飞边大小和形状的规律，并分析其影响因素。
二、实验结果及分析
1.飞边大小和形状
在焊接头的两端，会出现不同大小和形状的飞边，如图1所示。实验结果表明，飞边大小和形状随着焊接参数和材料性能等因素的改变而变化。
图1：线性摩擦焊接头飞边示意图
2.形成机制
飞边产生的原因是由于材料在摩擦热和压力作用下瞬间软化，产生流动，而热塑性材料易于在高温下发生变形，成为飞边的主要原因。
3.影响因素
（1）焊接参数：焊接参数对飞边的大小和形状有着重要影响。当旋转速度和焊接压力增大时，飞边大小和数量会随之增加。
（2）表面处理：表面处理对线性摩擦焊接头的飞边也有重要影响。粗糙表面或有缺陷的表面易引起飞边的形成。
（3）材料性能：材料的硬度、强度对飞边大小和形状也有一定影响。硬度较高的材料飞边更容易产生，且形状较尖。
三、优化方法
为了减小飞边产生，可以考虑以下几点优化方法：
（1）调整焊接参数：当旋转速度和焊接压力过大时容易产生飞边，因此可以通过适当调整焊接参数来减小飞边的大小和数量。
（2）表面处理：对表面进行充分的处理，比如切削、打磨等可以减小飞边的产生。
（3）选择合适的材料：选择硬度适中的材料，可以减小飞边产生的概率。
四、结论
本研究通过对TC4钛合金线性摩擦焊接头的飞边进行分析，研究了其形成机制和影响因素。实验结果表明，飞边的大小和形状与焊接参数、表面处理和材料性能等因素有关。在保证焊接强度的情况下，通过优化焊接参数和表面处理，可以有效减小飞边。