5052铝合金双光点激光焊接组织与性能

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第2卷第1期 8 22007年 12月

焊接学 报T ANS T ON F T HI A WE DI N TT T ON R AC I S O HE C N L NG I S I U I

V1 8 N. o2。 2 . 1D cm e 2 0 ee b r 0 7

55 0 2铝合金双光点激光焊接组织与性能李巧艳罗宇 王亚军 陈俐， ,,(. 1大连交通大学材料科学与工程学院，宁大连辽2北京航空制造工程研究所，京 .北

162; 10 8

102 ) 004

摘

要：双光点激光焊接能够明显改善铝合金在激光焊接时容易产生气孔、咬边等焊

接缺陷的情况且焊接过程稳定，是近几年焊接工作者研究较多的新兴焊接方法。在对55铝合金进行双光点激光焊接工艺研究基础上，重对 20ln厚 55 02着 . i a 02铝合金双光点激光焊接接头组织与性能进行了研究。观察了单、双光点激光焊接接头组织，测试并了焊接接头各区域的显微硬度及室温拉伸力学性能，观察了断口形貌。结果表明，双光点激光焊接接头组织得到细化，接头各区域硬度高于母材，但低于单激光焊接接头。焊

接接头抗拉强度略高于单激光焊接接头及母材，断后伸长率相差不大。关键词：铝合金；双光点；激光焊接；组织；力学性能中图分类号： G 0 T47文献标识码： A文章编号： 23—30 20 )2 0—0 05 6 X(07 1—15 4

李巧艳

0序

专

研究所高能束流加工技术国防科技重点实验室完成，采用了由 A B六轴 )械手控制的 Y G激光焊 B(机 A接系统，括英国 G II l n s公司 4 5 k的包 S An i lo c . W A 5 M36型 Y G激光器及德国 H G Y G A K型双光 A IH A S

采用单激光焊接铝合金时，于铝合金对激光由的高反射率和自身的高导热性，接匙孔极不稳定，焊 往往导致焊缝塌陷、焊接气孔、咬边等缺陷，双光点激光焊接是解决这些问题的有效途径之一。它不仅拥有激光焊接熔深大、速度快、度高的优点，精而且改善了焊缝成形减少了焊接缺陷，于常规激光焊对难以焊接的材料与接头也有很大的适应性 _ J国】。

点焊接头，该焊接头聚焦

透镜的焦距为 10IT 5 I。激 TI I光通过光纤传输经双光点焊接头聚焦后获得焦斑直径为 0 4 I的激光光斑。通过调整双光点焊接头 .5IT TI I

楔形镜的位置可以实现单、双光点焊接，双光点间且距、能量分布及光点排布均可调节，验光点离焦量试为零。

内已开始对该焊接方法进行研究，但对其焊接接头组织与性能的研究尚未见相关报道。 作者对 55合金进行了双光点激光焊接工 02铝艺研究，该合金具有优良加工性能、蚀性能、疲耐高劳强度、可焊性和中等静态强度，高主要用于制造飞机的燃料管和燃油管及燃料箱、种船舶和运输工各具中的零部件、薄板金属制品、表、灯支架、仪街铆钉和线材等。作者在工艺研究基础上，采用光学显微镜对 5 5合金双光点激光焊接接头的显微组织 02铝

试验材料为 5 5 0 2铝合金，板规格为 2 0IT×试 0 T I I I

10IT×2IT其化学成分如表 1示。试验中对 0 I T I I, I TI I所铝合金进行板面堆焊。堆焊前对试板进行化学清洗以除去试板表面的油污和氧化层。焊接中通过两路

氩气对铝合金焊接接头的熔池和焊缝高温区表面进行保护。

表 1 55 O 2铝合金的化学成分 (质量分数， )%Ta l Ch mi l be 1 e c￣ a i n o O 2 au n m l y t f 5 lmi u a k i o 5 )

形态进行了研究，试了焊接接头的显微硬度、测拉伸性能，分析了断口形态。并

S i

F e

M n

Mg

T i

其它

A l

04 .

02 .

0 1 .5

20 .

0 1 .5

0 1 .5

余量

1试

验在工艺试验结束后，焊接试板上分别取样，从处理后进行拉伸、疲劳试验，并进行金相及显微硬度分析。拉伸试验设备为 M S 1试验机。 T 80

双光点激光焊接工艺研究在北京航空制造工程收稿日期： O 6—1—0 20 1 3

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焊接学报

第2 8卷

达不到生核条件时，近熔池壁液态金属能在熔池靠

2接头微观组织形态焊接接头由焊缝、合区和热影响区三部分组熔成。熔池金属

在经历了一系列化学冶金反应后，随

壁上连接长大。所以焊缝金属晶粒和熔合线母材晶粒保持同一晶轴，过热区晶粒粗大，焊缝中联生柱状组织也较粗大，就是说焊缝熔合线与母材形成共也同晶粒具有联生结晶，延长大的凝固特征]外。。

着热源的远离温度迅速下降，固后成为牢固的焊凝缝，在继续冷却过程中发生固态相变。熔合区和并热影响区在焊接热源的作用下，将发生不同的组也织变化。熔池的凝固与焊缝的固态相变决定了焊缝

图 1为焊接接头熔合线附近的金相组织。左 a侧为热影响区组织，区部分晶粒局部熔化，分低该部熔共晶聚集在三角晶界处，合区组织为树枝状组熔织。熔池壁连接母材处晶体以母材金属的晶核为结晶的现成表面，直接从熔池壁上结晶，沿最大冷却速度向反方向长出，与母材晶粒具有同一晶轴即联且生结晶，延长大。外 熔池开始凝固时，晶粒在焊缝边界形成联生结

金属的结晶结构、织与性能。在焊接热源的特殊组作用下，大的冷却速度还会使焊缝的化学成分与组织出现不均匀的现象，有可能产生焊接缺陷。因并此分析焊接过程中熔池的凝固过程具有重要意义。

图 1为 55合金双光点激光焊接接头金相 02铝组织，接过程中激光功率为 3 0 W,接速度为焊 0k焊 5 2 4m r n光点间距为 0 3 n,量比为 5/0两 ./ i, a .6r 1能 a 05,光点沿焊接方向排列即与焊接方向夹角为零度。

晶后，垂直于熔合线呈树枝状生长并向熔池中心推进。而随着熔池中散热方向的改变，晶粒生长方向发生改变，最终联生结晶被抑制，柱状树枝晶转化为

等轴树枝晶。55合金焊缝中心组织如图 l 02铝 b所示，口 A)为 ( 1+口+MgS的共晶网络状组织。 2i

图 2为单激光焊接接头组织，体来说，总双光点激光焊接两光点间距较小并未完全分离，源作用热与单激光焊接相似，散热方向更为复杂，但因此晶粒生长接近焊缝中心时方向改变更明显，晶粒的生长受到限制，组织得以细化。

() a焊缝熔合线附近金相组织

() a焊缝

熔合线附近金相组织

() b焊缝中心金相组织

图 1 5 5光点激光焊接接头熔合线及焊缝中心组织 0 2双Fg. S r cu e i u in l e a d wed c ne fwi p tl- i 1 t t r n f so i n l e t r n s o u n o t a s rwed n n 5 5 e lig i 0 2

55 02铝合金在激光焊接热循环作用下，缝金焊属开始凝固时首先在熔合线处晶体形核长大。因为熔池壁和焊缝金属具有相近的化学成分，同晶格相类型，因而特别适宜作为焊缝金属结晶的现成表面， 对结晶最有利，即使在较小过冷条件下，液态金属远

() b焊缝中心金相组织

图 2 0 2单激光焊接接头熔合线及焊缝中心组织 5 5Fg. S rcue i fso n n l c ne fsn l s r i 2 t u tr i l e a d wed e tro ige l e nu n i a e dn i 5 5 w li 0 2 g n

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第1 2期

李巧艳，:02铝合金双光点激光焊接组织与性能等 55

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双光点激光焊接该区硬度稍低，均显微硬度为平

3焊接接头显微硬度55铝合金的单激光焊接与双光点激光焊接 02的焊缝及热影响区硬度均稍高于母材，马鞍形，呈硬

7 V .。双光点激光焊接焊缝各点硬度相差不大 4H 02变化平 …… 此处隐藏：4196字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……