高強(qiáng)鋁合金T型接頭激光焊接技術(shù)研究.pdf

1、輕質(zhì)高強(qiáng)、高彈性模量、高比強(qiáng)度和高比剛度的以鋁鋰合金為代表的高強(qiáng)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(jié)構(gòu)質(zhì)量、降低成本方面具獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，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(jī)蒙皮、壁板等結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)，無論傳統(tǒng)焊接還是先進(jìn)的激光焊接都遇到了焊縫成形、氣孔、變形等依靠單獨(dú)焊接方式難以解決的問題。本文在激光焊的基礎(chǔ)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(shì)，也彌補(bǔ)了其不足。
　　 首先，根據(jù)鋁合金激光焊和填絲焊的焊接試驗(yàn)要求和T型接頭的特點(diǎn)，優(yōu)化與設(shè)計(jì)了定位裝置、送絲裝置及工裝夾具，為工藝試驗(yàn)研究提供了裝備條件。
　　 其次，基于正交試驗(yàn)法設(shè)計(jì)了試驗(yàn)，研究了激光功率、焊接速度、焊接角度和偏移量四個(gè)主要的工藝參數(shù)對(duì)T型接頭角焊縫界面結(jié)合、表面成形和底板熔深的影響。利用直觀和極差分析試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，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(duì)SUS304不銹鋼T型接頭激光焊接的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)激光功率2000W、焊接速度2.5mm/min、焊接角度35°、偏移量0.5mm時(shí)，可以獲得最佳的焊縫成形。之后，在優(yōu)化的焊接工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了鋁鋰合金T型接頭激光填絲焊，分析試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)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(xiàn)焊接角度、焊接速度和材料中鎂元素含量對(duì)氣孔有較大的影

4、響。對(duì)接頭顯微組織和力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)：填絲焊使兩側(cè)焊縫組織相似且以等軸晶為主，提高了T型接頭抗拉強(qiáng)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(huì)造成角焊縫硬度分布不同。焊后熱處理工藝對(duì)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(yīng)提高。
　　 研究成果有助于進(jìn)一步推進(jìn)T型接頭激光焊接的發(fā)展和應(yīng)用，同時(shí)為T型接頭焊