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激光焊在钛和钛合金材质方面的应用
发布时间:2021-06-07 阅读次数:

     激光焊的质量和效率均优于其他焊接方法。激光易用反射镜或棱镜改变光路,可在工件的任意位置上焊接。激光焊对于钛及钛合金的薄板及精密零件的焊接可能具有更广泛的应用前景。但激光焊也有其不足之处: 穿透力不如电子束强。

 
    对激光焊接钛合金板材后的性能,相关研究表明,激光焊接接头的力学性能受到焊缝成形和焊缝组织的影响。当焊接热输入量较大时,焊缝中存在密集散乱排布的针状马氏体,使得抗拉强度值提高。而当焊缝中出现粗大的柱状晶组织时,焊接接头的屈服强度和相对位移量减小,降低接头的塑韧性。通过合理的参数选择,可以实现接头抗拉强度、抗剪强度等性能与母材相当,而接头的疲劳性能经真空热处理后能得到明显改善。虽然真空热处理后弯曲角改善但只能达到母材的1/2。因此,在钛合金结构设计时应避免将焊缝置于最大弯矩处。
 
    激光焊接的优势很明显,但目前来说,激光焊接涉及影响钛合金焊接质量的气体保护、试件清理和光致等离子体控制等方面的工艺问题, 迫切需改进和完善。由于激光焊接存在的问题,采用激光复合焊接技术可以减小甚至消除激光焊接中出现的缺陷,从而可以提高焊缝的焊接质量。
 
    对激光复合焊接后的质量,经相关试验结果表明,在合适的焊接条件下可以形成没有表面氧化、气孔、裂纹和未焊透等焊接缺陷的优良焊缝。与LBW 相比,laser-MIG焊接头的延展性更好,采用低强度的TA10焊丝可以改善焊缝成形质量降低微观硬度, 但热影响区的硬度可能由于较大的热输入而大幅度上升。焊接技术可以消除微裂纹,阻碍气孔的形成以及改善焊缝的组成。通过在焊丝中加入一些抗裂纹的元素可以减少和消除诸如焊缝热裂纹敏感性高和强度降低等缺陷。而焊丝熔滴进入母材的混合及扩散程度受到熔池中液体流动动力学的影响很大。这就需要在今后的研究中,注意找寻更为合适的焊丝和合理的工艺参数组合,从而保证良好的焊接质量。
 
    除了减少缺陷外,复合焊接后微观组织也与单纯的激光焊接后的组织有所不同。激光焊和复合焊接技术焊缝中均存在α相,在激光焊中含有粗糙的柱状α相和少量细小的针状α相,而复合焊接头的微观结构中包含针状α、薄片状α以及孪晶相,这种微观结构使得复合焊接头具有良好的连接强度和延展性。通过EDX 分析可以发现焊缝熔合区中氧的密度分数的确比母材高,但不能以此认为氧含量就是在给定焊速条件下影响焊缝能硬度的唯一因素。最终硬度应与冷却速度和氧氮含量的因素的交互影响有关。
 
    其他诸如保护气体、气流大小以及Laser与电极间的距离等都是需要进行研究的参数,这样可以使复合焊接更加优化,从而产生最合乎需要的焊缝。相关知识库的建立则有助于实现自动化。

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