TC4钛合金薄板T型接头激光焊接工艺研究.pdf

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1、制造技术研究航天制造技术制造技术研究TC4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剪力。关键词

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

3、onmentandpost-weldreparationtothequalityoftheweldbeadwerestudied.Experimentalresultsshowthatporositiesarethemaindefectinthetitaniumweldjointwithlaserwelding.Porositiesareverysensitivetothehumidityoftheenvironment,whileacidwashandre-weldedcannotreducethenumberofp

4、orositieseffectively.Althoughtherearesomanyporositiesintheweldbead,statisticsofexperimentalresultsshowthattheshearingforceoftheweldjointisveryhigh.Thisprovedthatnotallporositiescanreducetheareaoftheshearingforceworkingon,butporositiesonthesurfacebetweenupsidepla

5、teandundersideplateoftheT-jointhavethiseffect.Thus,theintergraljointstillhashighshearingresistance.Keywords：laserwelding；titaniumalloy；T-joint；shearingresistance[4]1引言得高强度钛合金焊接接头的首选。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钛合金具有优越的比强度、塑性和韧性，是追光纤激光器发展，激光焊在加工柔性和生产成本上[5]求结构轻质，且

6、服役条件恶劣的航空航天重要件、较电子束焊接有明显的优势。[6]关键件的首选材料。钛合金在高温下具有极强的晶激光焊具有热输入低、速度快、能量集中、粒长大倾向，采用传统的焊接方法，焊接热影响区便于保护等诸多优势，是近十年发展最快的焊接方和焊缝内部晶粒粗化现象严重，进而影响接头尤其法之一，特别是大功率激光器的面世，大大推动了[1～3]是热影响区的塑性韧性。因此能量密度高、热激光焊接的发展。近年来航天构件不断追求轻质高输入低的激光焊、电子束焊等高能束焊接方法是获强，使得激光焊接在航天领域的需求更为迫切。然作者简介：孙燕洁（19

7、68-），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）。收稿日期：2010-03-2619制造技术研究2010年8月第4期而，作为一种新兴的焊接方法，激光焊接缺乏针对根据航天某部件典型接头及其受力方式，设计钛合金相关的焊接标准及质量判定依据，尤其是缺了试片及力学实验方法。该结构两种主要接头形式乏航空航天领域的相关标准，在一定程度上限制了见图1，图1a的接头为两板对接，底部有垫板，本该方法在航空航天领域的推广。文简称为T型对接接头；图1b为上侧板材与下侧为了满足

8、轻质高强的要求，航天某部件采用骨板垫板穿透焊接的接头，本文简称为T型穿透接头。架蒙皮焊接结构代替全实体结构，大大降低了部件该部件工作中的两种接头主要受剪切力，图1所示的重量，但也对该部件的焊缝质量提出了较高的要的贴合面部位的焊缝是接头主要受力部位。求。该部件采用激光焊接方法，将多块蒙皮焊在骨由于两种接头在该部件中性能要求相同，本文