高強鋁合金T型接頭激光焊接技術研究.pdf

1、輕質高強、高彈性模量、高比強度和高比剛度的以鋁鋰合金為代表的高強鋁合金是優(yōu)秀的航空航天材料，焊接在提高材料利用率、減輕結構質量、降低成本方面具獨具優(yōu)勢，尤其是高能量密度、高焊接精度和高焊接效率的激光焊。在飛機蒙皮、壁板等結構中，采用焊接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉚接工藝制造T型接頭，減重效果顯著。然而由于鋁合金特性及T型接頭結構特點，無論傳統(tǒng)焊接還是先進的激光焊接都遇到了焊縫成形、氣孔、變形等依靠單獨焊接方式難以解決的問題。本文在激光焊的基礎上成功將激

2、光填絲焊用于3mm厚鋁鋰合金T型接頭的焊接上，既充分發(fā)揮了激光焊的優(yōu)勢，也彌補了其不足。
　　 首先，根據鋁合金激光焊和填絲焊的焊接試驗要求和T型接頭的特點，優(yōu)化與設計了定位裝置、送絲裝置及工裝夾具，為工藝試驗研究提供了裝備條件。
　　 其次，基于正交試驗法設計了試驗，研究了激光功率、焊接速度、焊接角度和偏移量四個主要的工藝參數對T型接頭角焊縫界面結合、表面成形和底板熔深的影響。利用直觀和極差分析試驗結果發(fā)現，焊接角度和

3、偏移量是影響T型接頭焊縫成形的主要因素。對SUS304不銹鋼T型接頭激光焊接的工藝參數進行優(yōu)化，當激光功率2000W、焊接速度2.5mm/min、焊接角度35°、偏移量0.5mm時，可以獲得最佳的焊縫成形。之后，在優(yōu)化的焊接工藝基礎上進行了鋁鋰合金T型接頭激光填絲焊，分析試驗結果發(fā)現填絲焊極大的改善角焊縫成形和避免焊接熱裂紋。
　　 最后，研究了影響T型接頭氣孔的因素，分析發(fā)現焊接角度、焊接速度和材料中鎂元素含量對氣孔有較大的影

4、響。對接頭顯微組織和力學性能研究發(fā)現：填絲焊使兩側焊縫組織相似且以等軸晶為主，提高了T型接頭抗拉強度，還使得焊縫硬度分布更均勻，填絲焊由于增加了焊接熱輸入，焊縫硬度比激光焊焊縫硬度稍低，施焊順序也會造成角焊縫硬度分布不同。焊后熱處理工藝對消除鋁合金激光焊接氣孔有顯著功效，使T型接頭硬度分布更加均勻，但焊縫中心的顯微硬度有所下降，母材的顯微硬度相應提高。
　　 研究成果有助于進一步推進T型接頭激光焊接的發(fā)展和應用，同時為T型接頭焊