钛合金激光焊接工艺参数对焊缝的影响(钛合金激光焊接标准)

钛合金的焊接

目前针对TC4钛合金，多采用氩弧焊或等离子弧焊进行焊接加工，但该两种方法均需填充焊接材料，由于保护气氛、纯度及效果的限制，带来接头含氧量增加，强度下降，且焊后变形较大。采用电子束焊接和激光束焊接，研究了TC4钛合金的焊接工艺性，实现该种材料的精密焊接。

(1) 焊缝气孔倾向。焊缝中的气孔是焊接钛合金最普遍的缺陷，存在于被焊金属电弧区中的氢和氧是产生气孔的主要原因。TC4钛合金电子束焊接，其焊缝中气孔缺陷很少。为此，着重就激光焊接焊缝中形成气孔的工艺因素进行研究。

由试验结果可以看出，激光焊接时焊缝中的气孔与焊缝线能量有较密切关系，若焊接线能量适中，焊缝内只有极少量气孔、甚至无气孔，线能量过大或过小均会导致焊缝中出现严重的气孔缺陷。此外，焊缝中是否有气孔缺陷还与焊件壁厚有一定关系，比较试样试验结果可看出，随着焊接壁厚的增加，焊缝中出现气孔的概率增加。

(2) 焊缝内部质量。利用平板对接试样，采用电子束焊接和激光焊接来考察焊缝内部质量，经理化检测，焊缝内部质量经X射线探伤，达GB3233-87 II级要求，焊缝表面和内部均无裂纹出现，焊缝外观成型良好，色泽正常。

(3) 焊深及其波动情况。钛合金作为工程构件使用，对焊深有一定要求，否则不能满足构件强度要求；而且要实现精密焊接，必须对焊深波动加以控制。为此，采用电子束焊接和激光焊接方法分别焊接了两对对接试环，焊后对试环进行了纵向及横向解剖，来考察焊深及焊深波动情况，结果表明，电子束焊接焊缝平均焊深可达2.70mm以上，焊深波动幅度为-5.2~+6.0%，不超过±10%；激光焊接焊缝平均焊深约为2.70mm，焊深波动幅度为- 3.8~+5.9%，不超过±10%。

(4) 接头变形分析。利用对接试环来考察接头焊接变形，检测了对接试环的径向及轴向变形，结果表明，电子束焊接和激光焊接的变形都很小。电子束焊接的径向收缩变形量为f 0.05~f 0.09mm，轴向收缩量为0.06~0.14mm；激光焊接的径向收缩变形量为f 0.03~f 0.10mm，轴向收缩变形量为0.02~0.03mm。

(5) 焊缝组织分析。经理化检测，焊缝组织为a+b，组织形态为柱状晶+等轴晶，有少量的板条马氏体出现，晶粒度与基体接近，热影响区较窄，组织形态和特征较为理想。

经研究可得出：对于TC4钛合金，无论是激光焊接还是电子束焊接，只要工艺参数匹配合理，均可使焊缝内部质量达到国标GB3233-87Ⅱ级焊缝要求，实现TC4钛合金的精密焊接；焊缝外观成形良好，色泽正常；焊缝余高很小，无咬边、凹陷、表面裂纹等缺陷产生。

焊接参数对焊缝有何影响

非常大的影响:首先焊缝的成型无论从外观和性能来说，焊接的参数都非常重要。合适的参数，可以达到好的焊缝外观，工件的性能也好。如果是不合适的参数，会导致外观难看，焊接缺陷多，使得工件的性能降低。

影响激光焊接性能的因素有哪些

影响激光焊接质量的因素有哪些：

一、焊接工艺参数

影响激光焊接质量的焊接工艺参数主要包含：激光功率 焊接速度、

透镜焦距,聚焦位置,保护气体等。激光功率和焊接速度是影响焊接质量的最主要参数,焊接厚度取决于激光功率,约为功率(KW)的0.7次方,通常功率增大,焊接深度增加;速度增加,熔深变浅,焊缝和热影响区变窄,生产率增高。

二、焊接工装夹具

在激光焊接的过程当中,焊接工装夹具主要是将焊接工件准确定位和可靠夹紧,便于焊接工件进行装配和焊接,保证焊接结构精度,有效的防止和减轻焊接热变形。

三、焊接的设备

金密激光焊接机通常由激光器、导光和聚焦系统组成.这些系统对于激光焊接的质量而言都是有一定影响的。用于焊接的激光器主要有脉冲激光器和连续激光器,最重要的性能是输出功率和光束质量.焊接对激光器的质量要求最主要的是光束模式和输出功率的稳定性.光束模式阶数越低,光束的聚焦性能越好,光斑越小,相同激光功率下激光功率密度越高,焊接深宽比越大.激光器的输出功率稳定性越好,焊接一致性就越好。

而导光和聚焦系统主要由光纤,准直(扩束)镜、反射镜和聚焦镜组成,实现传输光束和聚焦的功能.这些光学零件,在大功率激光作用下,性能可能会劣化使透过率下降,产生热透镜效应(透镜受热膨胀焦距发生变化)。如有表面污染,则会增加传输损耗甚至可能导致光学零件的损坏,所以光学零件的质量,维护和工作状态监测对保证焊接质量至关重要。

四、工件状态

金密激光焊接工件的加工精度、装配精度以及清洁程度因为激光光斑小,焊缝窄,一般不加填充金属,如装配不严间隙过大,光束会穿过间隙不能熔化母材,或者引起明显的咬边,凹陷.所以一股板材对接装配间隙和光斑对缝偏差均不应大于0.1mm,错边不应大于0.2mm.当然对焊接质量要求更高的工件,其焊接工件的加工精度及装配精度也更高,尤其是焊接前的人工装配,要保证焊接位置的高低差,装配间隙和加工件的清洁程度。

而材料的均匀性是指物质的一种或几种特性具有同组分或相同结构的状态材料的均匀性直接影响到材料的有效使用。影响材料均匀性的因素有合金成分的分布、材料厚度等,合金元素的种类和含量本身就对焊接质量存在影响,其分布的均匀性直接影响到焊缝的一致性。例如铝合金材料焊接时,合金元素的分布不均匀,或者内部存在杂质的含量不同,容易出现焊接缺陷:炸孔、

咬边及凹陷。

结合以上几点来分析,要在高速连续的激光焊接过程中,并在合遁的范围内,保证焊接质量,如焊缝成形的可靠性和稳定性,确保焊接质量,一方面需采用光束质量和激光输出功率稳定性好的激光器和采用高质量、高稳定性的光学元件组成其导光聚焦系统,并经常维护,防止污染,保持清洁,并适当对工件进行预处理;另一方面要确保工件的加工精度和装配精度,并且针对不同的加工材料分别设定不同的激光加工参数,选择合适的激光功率,焊接速度、激光波形,离焦星和保护气体,根据不同焊接效果优化加工参数,提高激光焊接质星的可隼性和稳定性。

钛合金材质焊接有哪些需要注意的

目前针对tc4钛合金，多采用氩弧焊或等离子弧焊进行焊接加工，但该两种方法均需填充焊接材料，由于保护气氛、纯度及效果的限制，带来接头含氧量增加，强度下降，且焊后变形较大。采用电子束焊接和激光束焊接，研究了tc4钛合金的焊接工艺性，实现该种材料的精密焊接。

(1)

焊缝气孔倾向。焊缝中的气孔是焊接钛合金最普遍的缺陷，存在于被焊金属电弧区中的氢和氧是产生气孔的主要原因。tc4钛合金电子束焊接，其焊缝中气孔缺陷很少。为此，着重就激光焊接焊缝中形成气孔的工艺因素进行研究。

由试验结果可以看出，激光焊接时焊缝中的气孔与焊缝线能量有较密切关系，若焊接线能量适中，焊缝内只有极少量气孔、甚至无气孔，线能量过大或过小均会导致焊缝中出现严重的气孔缺陷。此外，焊缝中是否有气孔缺陷还与焊件壁厚有一定关系，比较试样试验结果可看出，随着焊接壁厚的增加，焊缝中出现气孔的概率增加。

(2)

焊缝内部质量。利用平板对接试样，采用电子束焊接和激光焊接来考察焊缝内部质量，经理化检测，焊缝内部质量经x射线探伤，达gb3233-87

ii级要求，焊缝表面和内部均无裂纹出现，焊缝外观成型良好，色泽正常。

(3)

焊深及其波动情况。钛合金作为工程构件使用，对焊深有一定要求，否则不能满足构件强度要求；而且要实现精密焊接，必须对焊深波动加以控制。为此，采用电子束焊接和激光焊接方法分别焊接了两对对接试环，焊后对试环进行了纵向及横向解剖，来考察焊深及焊深波动情况，结果表明，电子束焊接焊缝平均焊深可达2.70mm以上，焊深波动幅度为-5.2~+6.0%，不超过±10%；激光焊接焊缝平均焊深约为2.70mm，焊深波动幅度为-

3.8~+5.9%，不超过±10%。

(4)

接头变形分析。利用对接试环来考察接头焊接变形，检测了对接试环的径向及轴向变形，结果表明，电子束焊接和激光焊接的变形都很小。电子束焊接的径向收缩变形量为f

0.05~f

0.09mm，轴向收缩量为0.06~0.14mm；激光焊接的径向收缩变形量为f

0.03~f

0.10mm，轴向收缩变形量为0.02~0.03mm。

(5)

焊缝组织分析。经理化检测，焊缝组织为a+b，组织形态为柱状晶+等轴晶，有少量的板条马氏体出现，晶粒度与基体接近，热影响区较窄，组织形态和特征较为理想。

经研究可得出：对于tc4钛合金，无论是激光焊接还是电子束焊接，只要工艺参数匹配合理，均可使焊缝内部质量达到国标gb3233-87ⅱ级焊缝要求，实现tc4钛合金的精密焊接；焊缝外观成形良好，色泽正常；焊缝余高很小，无咬边、凹陷、表面裂纹等缺陷产生。

激光焊接中的主要参数包括哪些，分别是如何影响焊缝成形的

激光焊接中的主要参数包括激光功率、焊接速度和焦点位置。激光功率增大时，熔深增大。焊接速度增大时，熔深及熔宽均下降。当焦点位于工件较深部位时，形成V形焊缝;当焦点在工件以上较高距离(正离焦量大)时，形成“钉头”状焊缝，且熔深减小;而当焦点位于工件表面以下1mm左右时，焊缝截面两侧接近平行。

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