TA15鈦合金激光-TIG復合焊接及保護工藝研究.pdf

1、鈦及其合金具有諸如較小的密度、高的比強度、良好的力學性能和耐腐蝕性、無磁無毒等優(yōu)點，被廣泛應用于航空航天、航海、石油化工、汽車、醫(yī)療、能源等諸多領域。鈦合金具有良好的焊接性，常用的焊接方法有鎢極氬弧焊、激光焊、電子束焊、攪拌摩擦焊等。激光-電弧復合焊接作為一種新的高效的焊接方法，在鋼鐵、鋁合金、鎂合金等材料的焊接領域獲得了良好的應用。使用激光-TIG復合熱源進行鈦合金薄壁結構件的焊接，在焊接生產效率、接頭性能、焊縫保護等方面有很大的優(yōu)勢

2、。
　　本文采用激光-TIG復合熱源對國產TA15鈦合金薄壁結構件進行冷填絲對接焊接試驗，并與單TIG焊接進行對比，研究了焊接、填絲及保護工藝;對焊接接頭進行了測試，研究了焊縫保護對接頭性能的影響規(guī)律;分析了焊縫成型的特點，形成了控制焊縫成型的有效方法。為激光-TIG高效焊接方法在鈦合金焊接領域的推廣應用提供工藝規(guī)范和性能數據支撐。
　　研究結果表明，激光-TIG復合熱源可以實現TA15鈦合金的高效焊接。不同的熱源布置模式（

3、TIG電弧在前和激光在前）具有不同的焊接工藝特點:當TIG電弧在前時，熱源穿透能力更強;當采用激光在前時焊接過程更穩(wěn)定，焊縫成型更好，更容易實現良好的焊接保護。
　　隨著拖罩保護時間縮短，焊縫污染程度加劇，焊接接頭靜拉伸及疲勞性能急劇降低。與單TIG焊接相比，激光-TIG復合焊接生產效率更高、熱輸入更低，焊接鈦合金時復合焊焊縫寬度更窄，焊縫晶粒更細。激光-TIG復合焊接的焊縫比單TIG焊縫具有更快的冷卻速率，保護相同時間時焊縫污染

4、程度更低。相同保護時間下，激光-TIG復合焊的接頭強度、塑性和疲勞性能均優(yōu)于單TIG焊接;獲得理想的接頭力學性能時，激光-TIG復合焊接需要的保護時間(12s)比單TIG焊接(20s)更短。
　　激光-TIG復合焊接TA15鈦合金時，由于焊接熱源功率密度集中，形成的熔池狹長、尖銳;在電弧壓力及表面張力驅動下，熔池液態(tài)金屬流往熔池尾部并堆積凝固，形成“山脊”狀焊縫。采用增加激光離焦量和增大鎢極尖端角度的方法，能對焊縫成型加以改善;但