铝合金T型接头双激光束焊接断裂行为研究.pdf

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1、WELDlNGTECHNOLOGY焊接技术铝合金T型接头双激光束焊接断裂行为研究木ResearchonFractureBehaviorofAluminumAlloyT--JointWeldedbyDoubleLaserBeam中国商飞国家商用飞机制造工程技术研究中心哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室【摘要】为推动双光束激光焊接在国产大型客机机身壁板上的应用，系统研究了6000系列铝合金T型接头CO：激光焊接试验件的断裂行为。试验表明：在横向拉伸、纵向拉伸和剪切这3种检测方式下，T型接头的起裂位置均为焊趾处，裂纹沿着下熔合线扩

2、展，下熔合线区为T型焊接接头的薄弱区。关键词：双激光束焊接T型接头断裂行为铝合金【ABSTRACT】Toacceleratetheapplicationofdoublelaserbeamweldingonfuselagepanelofdomesticlarge·typeaircraft，fracturebehaviorof6000aluminumalloyT-jointweldedbydouble—sidedC02laserbeamisre·searched．Theresultsshowthatinthetransverseanda

3、xialtensileandsheartests，thefailureofT-jointoriginatesattheweldtoeontheskinside，thecrackgrowsalongthebottomfusionlineandthebottomfusionzoneistheweak-estarea．Keywords：DoublelaserbeamweldingT—jointFracturebehaviorAluminumalloyDoI：10．16080／j．issnl671-833x．2015．S1．01l在航空、航

4、天领域，铝合金以其重量轻、比强度高、加工性能好及耐腐蚀性强等特点成为非常重要的飞机结构材料。随着产品制作精度的提高，对铝合金焊接质量的要求也越来越高，激光焊接技术因此越来越多地应用于铝合金的焊接中[1-31。激光焊接以其独有的深宽比大、焊缝宽度小、热影响区小、变形小、焊接速度快、焊缝质量好和易实现自动化等优点，在航空航天等领域受到高度重视，因此得以迅速发展，并发挥着非常重要的作用¨】。其中，双光束激光焊接以其可以扩大匙孔的开口、提高焊接过程稳定性的优势成为激光焊接的新的发展方向【6】。目前对于铝合金激光焊接工艺研究报道较多，但是多数

5、侧重于对接焊缝的研究，对于航空结构件中的蒙皮一长桁链接T型接头而言，由于其结构形式的特殊之处，+上海市青年科技启明星计划(B类)资助项目(12QBl401900o邓景煜刘红兵李昊王玉华秦涛陶汪其力学性能评价方法也不同于一般的对接接头，本文重点针对T型结构不同方向的断裂行为进行测试，并分析焊缝的时效机制，为后续典型构件的工艺参数优化以及力学性能评价提供数据支撑。1试验条件及方法试验中的蒙皮材料为6156铝合金，长桁材料为6056铝合金，蒙皮和长桁厚度均为1．8ram，填充焊丝材料为直径为1．2ram的ER4047铝合金焊丝，它们化学成

6、分及含量如表1所示。表1试验材料化学成分％60560．91．O0．8O．6O．4●——●_——余量61560．91．00．90．6●——余量ER40470．0111．52<0．0010．01o_00lO．2O．0l余量图1纵向拉伸试件尺寸Fig．1Longitudinaltensilespecimensize横向拉伸试件及其尺寸如图4所示。图4横向拉伸试件尺寸Fig．4Transversetensilespecimensize对横向拉伸试验后的断裂件进行分析。焊缝熔深焊不同，纵向拉伸断裂的形式不一样。T型焊接接头在横向拉伸下有如下2

7、种断裂形式，如图5所示。(a)焊缝熔深小于蒙皮1／2(b)焊缝熔深大于蒙皮l，2图2T型接头纵向拉伸时断裂形式Fig．2FracturemodesofT-jointforlongitudinaltensiletest焊缝的断裂形式、路径和焊缝的熔深存在很大的关系：(t)当焊缝的熔深小于等于蒙皮厚度的1／2时，其断裂形式如图2(a)所示，焊缝裂纹在焊趾处形成之后，沿着焊缝的下熔合线扩展，最后贯穿下熔合线断裂；(2)而当焊缝的熔深大于蒙皮的厚度1，2时，其断裂形式如图2(b)所示，焊缝裂纹在一侧焊趾处形成之后，裂纹沿下熔合线附近扩展，到

8、达熔池底部之后，断裂于蒙皮母材。以上2种断裂形式中，无论以何种方式断裂，均起裂于蒙皮的焊趾处，且这2种断裂的机制一致，其断13(a)焊缝熔深小于蒙皮厚度1／2(b)焊缝熔深大于蒙皮厚度1，2图5T型接头横向拉伸断裂形式Fig．5Fra