使用10 kW連續(xù)光纖激光器對(duì)1.2 mm厚的TC4合金薄板進(jìn)行了激光拼焊試驗(yàn),研究了激光功率（1000、1200、1400、1600 W）對(duì)焊縫形貌的影響。研究發(fā)現(xiàn),隨著激光功率的增大,焊縫形貌的上熔寬和下熔寬均表現(xiàn)為增大趨勢(shì),激光功率越大,上下熔寬的尺寸差異越小。當(dāng)激光功率為1000 W,焊接速度為1.4 m/min,離過(guò)量為+1 mm時(shí),焊后鈦合金板材存在未焊透缺陷,熔深僅為0.5 mm,上熔寬為1.4 mm,焊縫形貌呈"漏斗"。當(dāng)激光功率為1200 W時(shí),焊縫成形良好,焊縫形貌呈上寬下窄的"酒杯"狀,焊縫上部出現(xiàn)明顯的凹陷。當(dāng)激光功率增大至1400 W時(shí),焊縫形貌基本不變,上熔寬、下熔寬出現(xiàn)明顯的增大。當(dāng)激光功率繼續(xù)增大至1600 W時(shí),上熔寬和下熔寬在尺寸上的差異明顯減小。 

【文章來(lái)源】：熱加工工藝. 2020,49(15)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

激光焊接試驗(yàn)設(shè)備

激光拼焊示意圖

圖3為4個(gè)試樣焊接接頭的橫截面形貌。由圖可見(jiàn)，1號(hào)試樣焊縫形貌呈“漏斗”狀，如圖3(a）所示。這主要是由于激光焊接過(guò)程中焊接熱源能量高度集中，使得熔池溫度激增，引起焊縫金屬的蒸發(fā)，最后導(dǎo)致焊縫上部出現(xiàn)凹陷。由于激光功率較低，熱輸入不足，導(dǎo)致在焊縫區(qū)出現(xiàn)未焊透缺陷。該試樣熱影響區(qū)較寬，可看到母材與熱影響區(qū)的明顯分界。經(jīng)測(cè)量，焊縫上熔寬為1.4mm，熔深僅為0.5mm，其遠(yuǎn)小于鈦合金板材厚度的1.2mm。2號(hào)焊縫成形良好，鈦合金板材被完全焊透，焊縫形貌呈上寬下窄的“酒杯”狀，如圖3(b）所示，然而由于金屬的大量蒸發(fā)，焊縫凹陷較為嚴(yán)重。在重力和表面張力的共同作用下，在焊縫上部中心處與焊縫下部中心處均出現(xiàn)“駝峰”，隨著遠(yuǎn)離焊縫中心，焊縫沿板材厚度方向向內(nèi)凹陷。經(jīng)測(cè)量，2號(hào)試樣的焊縫形貌上熔寬為1.8mm，下熔寬為1.3 mm。對(duì)比試樣1可發(fā)現(xiàn)，隨著激光功率的增大，熔寬、熔深均有所增加。3號(hào)焊縫成形良好，焊接接頭氣孔率低。焊縫形貌上部寬，下端窄，呈“酒杯”狀，如圖3(c）所示。3號(hào)試樣焊縫區(qū)未出現(xiàn)較深的凹陷，焊縫上部中心處出現(xiàn)“駝峰”，經(jīng)測(cè)量，其高度約為1mm。在重力和表面張力的作用下，焊縫下部中心處向下凸出，其橫截面呈圓弧狀。測(cè)量得到3號(hào)試樣的上熔寬和下熔寬分別為2.3、1.8mm，鈦合金板材被完全焊透。4號(hào)試樣TC4合金被完全焊透，焊縫上熔寬與下熔寬分別為2.5mm和2.1 mm，如圖3(d）所示。與上述試樣相比，上下熔寬在尺寸上的差異明顯減小。焊縫形貌沒(méi)有呈現(xiàn)明顯的“酒杯”狀，焊縫上部中心依舊存在輕微的“駝峰”，下部中心同樣由于表面張力和重力的作用出現(xiàn)下凸的現(xiàn)象。本文對(duì)四組試樣焊縫形貌的上熔寬、下熔寬進(jìn)行了對(duì)比，熔寬對(duì)比結(jié)果如圖4所示。由對(duì)比結(jié)果可見(jiàn)，隨著激光功率的增大，由于熱輸入的增加，焊縫熔寬、熔深均呈增大趨勢(shì)。當(dāng)激光功率為1600W時(shí)，焊縫形貌的上熔寬達(dá)到了2.5mm，其下熔寬為2.1 mm，板材完全焊透。四組試樣焊縫形貌的上熔寬均大于下熔寬，分析原因?yàn)椋杭す夂附釉囼?yàn)選擇的離焦量為+1mm，即激光束的焦點(diǎn)位于板材上部，激光束在板材上部位置的光斑直徑小于板材下部，因而其能量密度高，在焊縫上部得到較大的熔寬。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超窄間隙激光焊接TC4鈦合金接頭組織及性能研究[J]. 崔冰,張華,趙常宇,邵童閣.  材料導(dǎo)報(bào). 2018(S2)
[2]TC4鈦合金薄板激光填絲焊接頭成形與組織研究[J]. 程好,馮愛(ài)新,黃宇,張津超,趙瑩,楊海華.  熱加工工藝. 2018(19)
[3]焊接參數(shù)變化對(duì)TC4鈦合金激光焊接成形的影響[J]. 李明軍,陳和興,陳永城,羅子藝,韓善果.  應(yīng)用激光. 2018(04)
[4]焊接速度對(duì)TC4鈦合金激光焊接成形及組織的影響[J]. 李明軍,陳和興,陳永城,羅子藝.  焊接技術(shù). 2017(12)
[5]焊接參數(shù)對(duì)304不銹鋼激光焊接溫度場(chǎng)分布特征的影響[J]. 胡亞光,汪選國(guó),段愛(ài)琴,馬旭頤.  中國(guó)機(jī)械工程. 2017(11)
[6]TC4鈦合金激光窄間隙焊接工藝與組織特征研究[J]. 王翔宇,鞏水利,楊璟,蘆偉,單飛虎.  航空制造技術(shù). 2016(Z2)
[7]鈦合金激光焊接技術(shù)的探究[J]. 花建軍.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2013(29)
[8]鈦合金T型接頭激光深熔焊溫度場(chǎng)數(shù)值模擬[J]. 姚君山,王國(guó)慶,劉欣,薛忠明,顧蘭,李存洲,張彥華.  航天制造技術(shù). 2004(02)

碩士論文
[1]TC4鈦合金激光焊接工藝優(yōu)化及接頭組織性能研究[D]. 張啟良.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3299783