由于鈦合金在常溫下塑性低，對(duì)2mm厚度的鈦板，成形困難，回彈大，易產(chǎn)生裂紋，因此試驗(yàn)采用的波紋腹板是由厚度為2mm的鈦合金板材經(jīng)熱成型工藝壓制而成的，零件精度較高。焊接過(guò)程使用的焊劑牌號(hào)為FT-02，焊劑在使用前于烘箱中烘干?？p軌跡形狀的填充材料，清理干凈后，將其放在零件待焊位置上貼合緊密，然后采用定位焊的辦法將該預(yù)制成形的焊縫填充材料固定。這樣焊接填充材料在裝配時(shí)就被提前放入了焊縫區(qū)。將腹板和上下緣條裝入夾具后，使用手工氬弧焊方法先將腹板和緣條固定，然后將填充材料固定在焊縫相應(yīng)位置，填料與零件貼合緊密，焊點(diǎn)大小合適，不超出焊縫寬度。
對(duì)高溫、已凝固的焊縫金屬和近縫區(qū)金屬采用后拖拖斗的方式進(jìn)行氬氣保護(hù)，防止其發(fā)生氧化。由于操作空間的限制，拖斗不能采用常用的拖斗形式。針對(duì)這種結(jié)構(gòu)通過(guò)減小拖斗覆蓋面積，提高拖斗的高度，并選擇合適的氬氣流量和工藝參數(shù)可達(dá)到良好的保護(hù)效果。焊縫背面和緣條外側(cè)則采用局部充氬的方式進(jìn)行保護(hù)。通過(guò)焊接夾具形成的密閉空間，使內(nèi)部保持氬氣氣氛。
焊接工藝：
為控制焊接氣孔，在裝配前必須對(duì)焊接區(qū)及鄰近表面進(jìn)行認(rèn)真清理。將待焊零件整體去油后，進(jìn)行焊前酸洗處理，經(jīng)烘干后，采用不銹鋼鋼絲輪打磨待焊區(qū)域。采用預(yù)置鈦絲填充材料的方式給焊縫熔透帶來(lái)了另一個(gè)問(wèn)題，由于預(yù)置的填充材料增大了鎢極到焊縫根部的距離，同時(shí)增加了需要焊透的試件深度。對(duì)常規(guī)鎢極氬弧焊方法來(lái)說(shuō)，如果通過(guò)單純地增加焊接電流或減小焊接速度來(lái)實(shí)現(xiàn)焊縫的全熔透會(huì)產(chǎn)生焊縫咬邊、焊縫區(qū)晶粒增大等諸多問(wèn)題，最終將導(dǎo)致焊縫區(qū)性能的降低。實(shí)踐證明，活性焊劑氬弧焊（A-TIG）與傳統(tǒng)氬弧焊（TIG）工藝相比，A-TIG 焊接電弧的穿透能力顯著增強(qiáng)，熱輸入量降低，焊接變形及應(yīng)力減小，可以使焊接熔深深寬比達(dá)1∶1 ；其焊接接頭綜合性能顯著提高，尤其對(duì)于鈦合金、鋁合金來(lái)說(shuō)，可以有效防止焊接氣孔；焊接相同規(guī)格的產(chǎn)品構(gòu)件時(shí)，在相同的焊接電流條件下，不用開(kāi)坡口或即使開(kāi)坡口，其堆焊層數(shù)明顯減少，能夠節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力，焊接生產(chǎn)效率高，綜合性能好，而且不需要額外特殊的專用設(shè)備，可以成倍降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。為保證焊接熔深，減少焊接接頭過(guò)熱產(chǎn)生粗晶，提高接頭塑性，減少焊接變形和降低裝配精度要求，因此采用脈沖焊和活性焊劑氬弧焊相結(jié)合的方法進(jìn)行焊接。
焊接工藝參數(shù)：
從試驗(yàn)情況看，焊接過(guò)程中，若電流過(guò)小，在焊縫根部會(huì)形成過(guò)大空隙，造成內(nèi)部氣孔和未焊透；若電流過(guò)大，則出現(xiàn)咬邊。在直線試件上使用同一焊接規(guī)范可以得到良好的焊縫成形，但在波紋狀焊縫彎曲處兩側(cè)的散熱條件不同導(dǎo)致T 形焊縫在波峰和波谷焊接時(shí)需要適當(dāng)調(diào)整焊接規(guī)范?？紤]以上兩條因素，為了獲得優(yōu)良的焊接接頭，必須認(rèn)真選擇和嚴(yán)格控制焊接參數(shù)。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，得出了較合適的焊接規(guī)范參數(shù)，最終焊縫外觀。根據(jù)航空標(biāo)準(zhǔn)要求，I級(jí)焊縫中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)在母材的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不超出大于母材的標(biāo)準(zhǔn)范圍的20%。在結(jié)構(gòu)件上取局部焊縫，采用脈沖加熱- 熱導(dǎo)法對(duì)焊縫金屬氫、氧含量進(jìn)行檢測(cè)，并與母材中氫、氧含量標(biāo)準(zhǔn)范圍相比較其氫、氧含量百分比均小于母材標(biāo)準(zhǔn)范圍。
焊接質(zhì)量檢驗(yàn)：
焊后采用X射線檢測(cè)方法，對(duì)焊縫進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)超標(biāo)氣孔和未焊透。在焊接試件上不同位置截取金相試樣，檢查焊透量。兩個(gè)焊接熔池覆蓋了整條接合面，達(dá)到了100%全焊透。根據(jù)航空標(biāo)準(zhǔn)要求，I級(jí)焊縫中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)在母材的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不超出大于母材的標(biāo)準(zhǔn)范圍的20%。在結(jié)構(gòu)件上取局部焊縫，采用脈沖加熱- 熱導(dǎo)法對(duì)焊縫金屬氫、氧含量進(jìn)行檢測(cè)，并與母材中氫、氧含量標(biāo)準(zhǔn)范圍相比較，其氫、氧含量百分比均小于母材標(biāo)準(zhǔn)范圍。顯微組織對(duì)金相試樣在光學(xué)顯微鏡下觀察其顯微組織，金相照片。由于焊接過(guò)程加熱和冷卻特點(diǎn)，焊縫區(qū)金屬熔化后快速冷卻，導(dǎo)致β相發(fā)生了馬氏體轉(zhuǎn)變，形成了大量層片狀組織。熱影響區(qū)的熱輸入量較焊縫區(qū)小，其針狀α 相要明顯小于焊縫區(qū)。對(duì)焊接結(jié)構(gòu)件進(jìn)行去應(yīng)力退火，焊趾經(jīng)打磨光滑和超聲沖擊強(qiáng)化處理后，進(jìn)行常溫拉伸試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)，測(cè)試其抗拉強(qiáng)度和疲勞壽命。疲勞試驗(yàn)條件為R=0.1；Kt=0.35；σmax=56kN。結(jié)構(gòu)件的平均抗拉強(qiáng)度為194kN，疲勞壽命大于76966 周，中值疲勞壽命為137284周，性能滿足設(shè)計(jì)要求。其中一件在壽命達(dá)291751 周時(shí)未發(fā)生破壞，其余結(jié)構(gòu)件失效于與腹板相鄰側(cè)的焊趾。
