2024 铝合金光纤激光焊焊接接头力学性能研究 钱红丽1,2 周琦1 陈俐2 杨璟2 1南京理工大学材料科学与工程学院， 南京 210094 2北京航空制造研究所高能束流加工技术重点实验室， 北京 100024 摘要： 分别采用光纤激光焊和光纤激光填丝焊对 2024 铝合金进行焊接工艺研究， 并对两种工艺下获得的接头力学性能进行测试分析。 研究结果表明： 采用合理焊接工艺参数， 可以改善 2024 铝合金的焊缝成形， 焊接接头抗拉强度能达到母材的 85%左右； 激光填丝焊能够改善焊缝表面凹陷、 咬边等缺陷， 抑制焊缝气孔。 关键字： 2024 铝合金； 光纤激光焊； 光纤激光填丝焊； 抗拉强度 ...

　　2024 铝合金光纤激光焊焊接接头力学性能研究 钱红丽1,2 周琦1 陈俐2 杨璟2 1南京理工大学材料科学与工程学院， 南京 210094 2北京航空制造研究所高能束流加工技术重点实验室， 北京 100024 摘要： 分别采用光纤激光焊和光纤激光填丝焊对 2024 铝合金进行焊接工艺研究， 并对两种工艺下获得的接头力学性能进行测试分析。 研究结果表明： 采用合理焊接工艺参数， 可以改善 2024 铝合金的焊缝成形， 焊接接头抗拉强度能达到母材的 85%左右； 激光填丝焊能够改善焊缝表面凹陷、 咬边等缺陷， 抑制焊缝气孔。 关键字： 2024 铝合金； 光纤激光焊； 光纤激光填丝焊； 抗拉强度 0 前言 2024 铝合金是可热处理强化的高强铝铜系合金， 由于其具有密度小、 高比强度、 耐蚀性好、 易加工成型等综合性能[1,2]， 应用于在航空航天、 船舶、汽车制装及轻型战车的装甲等结构中， 可减轻这些结构的重量， 提高它们综合性能， 因此具有广泛的应用前景。 近年来， 大功率、 高能密度的激光焊接技术得到广泛应用， 与传统焊接方法相比， 激光焊[3~5]具有热输入小、 能量密度高、 热影响区窄而熔深大、 热变形小、 接头性能好及易于控制等优点。由于激光焊聚焦后的光束直径很小， 因此对装配的精度要求高。 激光填丝焊接， 通过添加合金焊丝，可以减少焊接接头合金元素的烧损， 抑制焊缝气孔和裂纹， 改善铝合金凹陷和咬边等缺陷， 同时降低对接头装配精度的要求， 提高了焊接适应性。 由于 2024 铝合金具有强氧化能力， 易形成致密的 Al2O3薄膜， 热导率和比热大， 热膨胀系数大以及氢在铝中溶解度的变化等物理化学特性， 导致铝合金焊缝中易出现气孔、 裂纹等缺陷， 造成接头强度的降低[6,7]。 对高强度铝合金采用传统熔焊方法焊接时， 易出现裂纹倾向大、 残余应力和焊接变形大等问题。 本文采用光纤激光焊和光纤激光填丝焊两种焊接工艺对 2024 铝合金进行焊接， 对不同工艺条件下的接头力学性能数据进行比较分析， 为 2024铝合金光纤激光焊接提供数据参考。 1 试验材料与试验方法 1.1 试验材料 试验采用 3mm 厚的 2024 铝合金， 焊接试板尺寸 300mm×100mm。 在激光填丝焊时， 为了与母材匹配， 采用直径 1.2mm 的 ER4043 焊丝。 2024 铝合金和 ER4043 焊丝的化学成分如表 1 所示， 2024铝合金机械性能如表 2 所示。 表 1 2024 铝合金及 ER4043 焊丝的化学成分(w%) Tab.1 Chemical compositions of aluminium alloy 2024 and filler wire ER4043(w%) 材料Cu Mg Mn Fe 20243.8~4.91.2~1.8 0.3~0.9 0.540430.3 0.05 0.05 0.8星空体育网站入口官网手机版星空体育网站入口官网手机版