Titan och titanlegeringar blir ett utmärkt fartygskonstruktionsmaterial på grund av deras höga specifika hållfasthet, korrosionsbeständighet mot havsvatten och andra medier, låg temperaturbeständighet och icke-magnetisk ljudtransmittans, stöt- och vibrationsbeständighet. Användningen av titan och titanlegering i fartyg förlänger utrustningens livslängd avsevärt, minskar vikten och förbättrar utrustningens och hela fartygets tekniska prestanda. På grund av komplexiteten och särdragen i fartygets användningsmiljö är kvalitetskraven på svetsfogar mycket höga för titanlegeringsmaterial som används på fartyg. Speciellt för tjock plåt av titanlegering är den allmänna svetstekniken låg effektivitet och svetskvaliteten är svår att garantera. Med den ökande omfattningen av nationell försvarsutrustning blir svetsproblemen med tjock plåt och supertjock plåt mer och mer framträdande. Vakuumelektronstrålesvetsning har fördelarna med stor energitäthet, stark penetration, liten värmetillförsel, snabb svetshastighet, liten deformation och hög effektivitet vid svetsning av tjock plåt, vilket gör den mycket lämplig för svetsning av titanlegeringar för fartyg, speciellt med en stor svetsning förhållandet mellan djup och bredd, vilket gör den unik vid svetsning av tjocka titanlegeringar.
Elektronstrålesvetsning (EBW) är en ny svetsteknik som använder extremt täta höghastighetselektronflöden för att värma, smälta, kyla och kristallisera den svetsade metallen för att bilda en svets. Elektronstrålens höga energitäthet intar förstaplatsen i de olika svetsvärmekällor som faktiskt används nu, och har många tekniska fördelar som den traditionella svetsprocessen inte kan matcha:
(1) Förhållandet mellan svetsdjup och bredd är stort. Elektronstrålar med hög effektdensitet kan bilda svetsar med stora förhållanden mellan djup och bredd. Generellt är förhållandet mellan djup och bredd för bågsvetsning mindre än 2∶1, medan elektronstrålesvetsning kan nå 20∶1, och pulsad elektronstrålesvetsning kan till och med nå 50∶1.
(2) Hög svetseffektivitet. På grund av koncentrationen av energi accelereras smältnings- och stelningsprocesserna kraftigt, så svetshastigheten accelereras. Vid svetsning av delar med stor tjocklek spelar elektronstrålens djupa penetreringsförmåga en oersättlig roll för att förbättra svetsningseffektiviteten. Samtidigt som hög effektivitet bibehålls, är fogens kvalitetsnoggrannhet också relativt hög.
(3) Arbetsstyckets deformation är liten. På grund av energikoncentrationen är svetshastigheten snabb, värmetillförseln till arbetsstycket är liten, förhållandet mellan djup och bredd är stort och den svetsvärmepåverkade zonen är liten, så arbetsstyckets deformation är liten.
(4) Bra fysikaliska egenskaper hos svetsen. Elektronstrålesvetshastigheten är snabb, kan effektivt undvika korntillväxt, öka fogens duktilitet. Samtidigt, eftersom värmetillförseln är liten, högtemperaturverkanstiden är kort och legeringselementen mindre utfällda, har svetsen god korrosionsbeständighet. Vakuumet har en bra skyddande effekt på svetsen och undviker förorening av svetsmetallen av miljön och orena ämnen.
(5) Svetsprocessparametrar är lätta att justera, processanpassningsförmågan är stark, repeterbarheten och reproducerbarheten är god.
(6) Vakuumelektronstrålens omrörningseffekt bryter dendriterna, gör orienteringen av kornet i svetszonen oriktad och ökar antalet kristallkärnor, vilket förfinar kornet, vilket gör svetsfogens prestanda avsevärt förbättrats.
Det är just på grund av ovanstående egenskaper hos elektronstrålesvetsning som den är mycket lämplig för svetsning av titanlegeringar med stark aktivitet för att uppnå tillförlitlighet med lång livslängd. Experimentresultaten visar att brottsegheten och utmattningssprickans utbredningsmotstånd hos TC{{0}}DT titanlegeringsvakuumelektronstrålesvetsad fog är bättre än för basmaterialet. Dessutom fann studien på vakuumelektronstrålesvetsning av TB13-smide med en tjocklek på 130 mm att svetskoefficienterna för alla svetsar var större än 0,9, och KIC-värdet för svetsar ökade med ökningen av svetsdjupet. Emellertid är segheten hos den övre svetsen och den värmepåverkade zonen lägre än för andra skikt, vilket beror på att den större tjockleken är lätt att producera ojämn struktur efter svetsning, vilket resulterar i komplex kvarvarande spänning. Testet visar att svetsens restspänning kan förbättras och svetskvaliteten kan förbättras avsevärt genom lokal värmebehandling med vakuumelektronstråle efter svetsning.
