6061鋁合金薄板高功率CO2激光填絲焊接的研究.pdf

1、本文以大型客機用機身焊接壁板為主要應(yīng)用背景，以鋁合金薄板的激光填絲焊接為主要研究對象，結(jié)合國外焊接壁板的先進制造方法，利用大功率CO2激光器，分別選用了ER4043、ER5356兩種焊絲，對6061鋁合金的激光填絲焊接工藝進行了系統(tǒng)的研究，并對接頭的組織和性能進行了分析。
　　6061-T6鋁合金激光深熔焊接閾值試驗表明，焊接速度較小時，工藝范圍較窄，與平板堆焊相比，對接時激光功率閾值大大降低。對接工藝試驗表明，激光功率與焊接速度

2、的匹配區(qū)間較小，增大焊接速度或提高激光功率，工藝參數(shù)范圍變寬，為保證焊接穩(wěn)定性和表面成形，焊接速度不低于4 m/min。
　　激光填絲焊接時，應(yīng)選擇插入式送絲，光絲距離在±1.5 mm內(nèi)，可順利完成填絲焊接，焊縫成形良好，送絲量為5 m/min時，允許的裝配間隙為0.1 mm。填充兩種焊絲時，對于特定的激光功率，隨著焊接速度的增加，匹配的送絲速度范圍逐漸減小。
　　焊絲的加入改善了鋁合金激光焊接的氣孔敏感性，采用ER5356

3、焊絲時焊縫中的氣孔率比采用ER4043焊絲時大。填絲焊接降低了焊縫的熱裂紋敏感性，填充ER4043焊絲的焊縫熱裂紋敏感性較低，在一定工藝參數(shù)范圍下熱裂紋率可降為零，而ER5356焊絲則不適合在高速下進行鋁合金6061-T6的激光填絲焊接。
　　在合適的工藝參數(shù)下，焊接接頭余高適中，無咬邊缺陷。填充ER4043焊絲的接頭熔合線附近為柱狀晶，焊縫中心為樹枝狀的Al-Si共晶組織，并伴有大量均勻的等軸晶。填充ER5356焊絲的接頭熔合線

4、附近為典型的柱狀晶，焊縫中心為等軸晶和柱狀晶，組織為α(Al)+β(Mg2Al3)。
　　6061-T6鋁合金填充ER4043、ER5356焊絲獲得的焊縫中心硬度值約為 HV60~70。優(yōu)化工藝參數(shù)下，未填充焊絲、填充 ER4043、ER5356焊絲的接頭拉伸強度分別為197 MPa、262 MPa、232 MPa，斷口位于熔合線附近，成45°斷裂。填充ER4043焊絲的接頭，具有明顯的韌窩斷裂特征，填充ER5356焊絲的接頭屬脆

5、性斷裂。
　　填充ER4043焊絲的接頭彎曲性能較好，正彎、背彎強度分別達645.9 MPa、592.8 MPa，填充ER5356焊絲的接頭均出現(xiàn)開裂，正彎、背彎強度只有556.3 MPa、500.5 MPa。
　　將填充ER4043焊絲獲得的6061-O態(tài)鋁合金的焊接接頭進行了T6固溶時效處理，熱處理后，焊縫顯微硬度顯著提高，達到HV90~110，且軟化區(qū)基本消失。熱處理后接頭強度也顯著提高，達301 MPa，強度系數(shù)達到