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铝合金薄板激光填丝焊接技术

导读: 采用多道焊技术可以提高激光焊接厚板的能力。例如焊前试板加工成阶梯形坡口还是双边V型坡口,当选用匹配的工艺参数,就能获得较好的焊缝。

  激光填丝焊接铝合金不但可以保持激光焊固有的优点,如能量集中、变形小等,还可以降低对接焊时的间隙裕度,减少焊接缺陷,提高接头性能等,从而扩大铝合金薄板激光焊接航空航天工业中的应用。

  铝合金是航空航天工业中的主要结构材料,它不仅具有高比强度、高比模量、良好的断裂韧性、疲劳强度和较低的裂纹扩展速率,同时还具有优良的成形工艺性和良好的耐蚀性。在民用飞机中,铝合金占结构材料重量百分比高达70%~80%。在新一代军用飞机中,由于复合材料和钛合金用量的增加,铝合金的用量有所减少,但高纯、高强、高韧的高性能铝合金用量却增加了。苏-27飞机上铝合金约占全机结构重量的60%。

  激光焊接具有能量集中、焊接变形小、焊缝质量优良、生产效率高等优点,此外激光的柔性更增加了焊接工艺的灵活性。在飞机制造中,激光焊接可以实现飞机结构以焊代铆以及替代常规焊接方法提高焊缝质量。因此对铝合金的激光焊接技术研究成为各国特别是航空航天制造工业界的焦点。

  激光焊接如果不填丝,将存在如下局限性:

  1.焊接接头的化学成份完全取决于母材,性能不能按要求进行调整;激光焊接铝合金时,低沸点元素容易蒸发造成接头性能下降。

  2.激光焊接对接头间隙要求严格,自熔焊所允许的间隙量最大不超过板厚的10%。在实际生产中,尤其对于航空航天工业,不可避免地会遇到对薄板的对接激光焊,当薄板厚度为1.2mm或者更薄时,对接焊的间隙要求很难满足。如果对薄板采用曲面对接焊,这一间隙要求更难达到。虽然通过机械加工可以使被焊工件的装配间隙符合要求,但这势必增加成本,更不利于激光焊接在工业生产中推广应用。

  3.激光焊接铝合金时过程不稳定,焊缝成形不理想,且由于熔池中高反射率和低表面张力,将会导致焊缝缺陷,如焊塌、气孔和软化等。

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