TC4钛合金薄板T型接头激光焊接工艺研究

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1、喇造技术研霓航天制造技术T04钛合金薄板T型接头激光焊接工艺研究孙燕洁徐艳利李瑞(北京新风机械厂，北京100854)摘要：通过对TC4板材进行两种T型接头的激光焊接试验，分析了酸洗、焊接环境及焊后修复对钛合金激光焊接接头质量的影响，实验结果表明，钛合金激光焊具有较强的气孔倾向，酸洗及焊后重熔并未明显改善接头气孔的情况，但气孔数量对湿度的变化较为敏感。不同焊接试验的结果统计表明，虽然接头存在大量气孔，但只有位于上下两侧板材的贴合面处的这一小部分气孔才会造成受力面积的减小，因此接头整体仍具有较高的抗

2、剪力。关键词：激光焊；钛合金；T型接头；抗剪力LaserWeldingforT-jointsofTC4TitaniumAlloySheetsSunYanjieXuYanliLiRui(BeijingXinfengMachineryFactory,Beijing100854)Abstract：TwokindsofT-jointswereinvestigatedtolearnthelaserweldingtechniquewithTC4titaniumalloysheets．Effectsofaci

3、dwash，weldingenvironmentandpost—weldreparationtothequalityoftheweldbeadwerestudied．Experimentalresultsshowthatporositiesarethemaindefectinthetitaniumweldjointwithlaserwelding．Porositiesareverysensitivetothehumidityoftheenvironment，whileacidwashandre—

4、weldedCallnotreducethenumberofporositieseffectively．Althoughtherearesomanyporositiesintheweldbead．statisticsofexperimentalresultsshowthattheshearingforceoftheweldjointisveryhigh．ThisprovedthatnotallporositiesCallreducetheareaoftheshearingforceworking

5、Oll，butporosities011thesurfacebetweenupsideplateandundersideplateoftheT-jointhavethiseffect．Thus，theintergraljointstillhashighshearingresistance．Keywords：laserwelding：titaniumalloy：T-jointsshearingresistance1引言钛合金具有优越的比强度、塑性和韧性，是追求结构轻质，且服役条件恶劣的航空航天重要

6、件、关键件的首选材料。钛合金在高温下具有极强的晶粒长大倾向，采用传统的焊接方法，焊接热影响区和焊缝内部晶粒粗化现象严重，进而影响接头尤其是热影响区的塑性韧性【l~3】。因此能量密度高、热输入低的激光焊、电子束焊等高能束焊接方法是获得高强度钛合金焊接接头的首选【4】。而由于不受真空室的空间限制，且随着光纤传输的固体激光器和光纤激光器发展，激光焊在加工柔性和生产成本上较电子束焊接有明显的优势口J。激光焊具有热输入低、速度快、能量集中【6】、便于保护等诸多优势，是近十年发展最快的焊接方法之一，特别是大

7、功率激光器的面世，大大推动了激光焊接的发展。近年来航天构件不断追求轻质高强，使得激光焊接在航天领域的需求更为迫切。然作者简介：孙燕沽(1968-)，高级工程师，焊接专业：研究方向：焊接工艺技术．基金项目：航天二院质量与技术基础资助项目(E08D002)。收稿EJ期：2010-03—2619喇造技术研究2010年8月第4期而，作为一种新兴的焊接方法，激光焊接缺乏针对钛合金相关的焊接标准及质量判定依据，尤其是缺乏航空航天领域的相关标准，在一定程度上限制了该方法在航空航天领域的推广。为了满足轻质高强的

8、要求，航天某部件采用骨架蒙皮焊接结构代替全实体结构，大大降低了部件的重量，但也对该部件的焊缝质量提出了较高的要求。该部件采用激光焊接方法，将多块蒙皮焊在骨架上，形成外形封闭结构，所有焊缝接头形式为连接骨架与蒙皮的T型焊接接头。本文以TC4材料为主，基于该部件典型接头形式，研究了钛合金激光焊接焊前准备、焊接环境、焊后修复等因素对接头质量的影响，旨在为制定钛合金激光焊工艺提供参考。2焊接试验2．1试验材料试验采用TC4薄板T型焊接接头方式。焊前将lmm厚TC4板材加工为100minxl00ram的试