2060_T8_2099_T83_省略_锂合金T型接头双光束激光焊接工艺_杨武雄.docx

第４０卷第７期 ２０１３年７月中国激光ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＡＳＥＲＳＶｏｌ．４０，Ｎｏ．７ＪｕｌｙＴ８／２０９９－Ｔ８３铝锂合金 Ｔ型接头双光束 激光焊接工艺杨武雄张心怡肖荣诗（北京工业大学激光工程研究院，北京 １００１２４）摘要铝锂合金被认为是航空航天飞行器轻量化的理想材料之一。针对大型飞机整体壁板结构，采用高亮度固体 激光器进行２ｍｍ 厚的２０６０－Ｔ８／２０９９－Ｔ８３铝锂合金Ｔ型接头双光束焊接，研究了焊接气孔、裂纹和接头的力学性 能。结果表明，焊前需至少去除０．１５ｍｍ厚的表面层，才能有效避免宏观氢气孔的产生；采用 ＡｌＳｉ１２焊丝和合适 的坡口设计，可完全消除焊接热裂纹；接头环向拉伸强度可达３８５～４１５ ＭＰａ，为２０６０－Ｔ８铝锂合金蒙皮强度的 ８２．５％；熔合区是接头最薄弱部位。关键词激光技术；激光焊接；铝锂合金；气孔；裂纹；机械性能中图分类号ＴＮ２４９；ＴＧ４５６．７文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２０１３４０．０７０３００１Ｄｕａｌ－ＢｅａｍＬａｓｅｒＷｅｌｄｉｎｇｏｆＴ－ＪｏｉｎｔｏｆＡｌｕｍｉｎｕｍ－Ｌｉｔｈｉｕｍ Ａｌｌｏｙ２０６０－Ｔ８／２０９９－Ｔ８３ＹａｎｇＷｕｘｉｏｎｇＺｈａｎｇＸｉｎｙｉＸｉａｏＲｏｎｇｓｈｉ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＬａｓｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１２４，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＡｌｕｍｉｎｕｍ－ｌｉｔｈｉｕｍａｌｏｙｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｏｂｅｏｎｅｏｆｔｈｅｐｒｏｍｉｓｉｎｇｌｉｇｈｔ－ｗｅｉｇｈｔｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒａｅｒｏｓｐａｃｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，Ｔ－ｊｏｉｎｔｏｆ２０６０－Ｔ８／２０９９－Ｔ８３ａｌｕｍｉｎｕｍ－ｌｉｔｈｉｕｍａｌｏｙｗｉｔｈｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆ２ｍｍｉｓ ｗｅｌｄｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｗｏｈｉｇｈｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓｓｏｌｉｄｓｔａｔｅｌａｓｅｒｓｆｒｏｍｔｈｅｔｗｏｓｉｄｅｓｏｆｔｈｅｓｔｒｉｎｇｅｒａｉｍｅｄｔｏｉｎｔｅｇｒａｌａｉｒｃｒａｆｔ ｆｕｓｅｌａｇｅｐａｎｅｌｓ．Ｔｈｅｗｅｌｄｐｏｒｏｓｉｔｙ，ｃｒａｃｋｉｎｇａｎｄｊｏｉｎｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ ｍａｃｒｏｈｙｄｒｏｇｅｎｐｏｒｅｓｃａｎｂｅａｖｏｉｄｅｄｏｎｌｙｗｈｅｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｌａｙｅｒｓａｒｅｒｅｍｏｖｅｄａｔｌｅａｓｔ０．１５ｍｍｔｈｉｃｋ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｈｏｔ ｃｒａｃｋｉｎｇｃａｎｂｅｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｅｌｉｍｉｎａｔｅｄｗｉｔｈｆｉｌｅｒｗｉｒｅｏｆＡｌＳｉ１２ａｎｄａｎａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｂｅｖｅｌｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅｈｏｏｐｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｌａｓｅｒ－ｗｅｌｄｅｄＴ－ｊｏｉｎｔｓｉｓａｍｏｎｇ３８５～４１５ＭＰａ，８２．５％ｏｆｔｈａｔｏｆｔｈｅ２０６０－Ｔ８ｓｋｉｎｓｈｅｅｔ．Ｔｈｅｂｏｎｄｉｓｔｈｅｗｅａｋｅｓｔｒｅｇｉｏｎｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ；ａｌｕｍｉｎｕｍ－ｌｉｔｈｉｕｍａｌｏｙ；ｐｏｒｏｓｉｔｙ；ｃｒａｃｋｉｎｇ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ ＯＣＩＳｃｏｄｅｓ１４０．３３９０；１６０．３９００；３５０．３８５０１引　　言研制和发展大型飞机是《国家中长期科学和技 术发展规划纲要（２００６—２０２０）》十六个重大科技专 项之一。采用先进轻质材料和整体结构，降低飞机 机身重量，减少燃油消耗，提高运载能力，是现代飞 机设计制造的重要发展方向［１－３］。铝锂合金是现代铝合金的新发展，具有密度低、弹性模量高、比强度高以及良好的低温性能、抗疲劳 裂纹扩展性和抗应力腐蚀性等特点。在铝中每添加 质量分数为１％的锂，可使合金密度降低３％，弹性 模量增加６％。用高强铝锂合金代替常规高强铝合 金，可 使 结 构 重 量 减 轻 １０％ ～１５％，刚 度 提 高 １５％～２０％。因此，铝锂合金被认为是航空航天飞 行器结构制造的理想材料之一［４－５］。　　收稿日期：２０１３－０１－３０；收到修改稿日期：２０１３－０３－０８ 基金项目：国家自然科学基金作者简介：杨武雄（１９７６—），男，博士研究生，主要从事激光焊接技术方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｂｇｅｉ＠１２６．ｃｏｍ导师简介：肖荣诗（１９６５—），男，教授，博士生导师，主要从事激光先进制造理论与技术等方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｓｘｉａｏ＠ｂｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ（中国光学学会会员号：Ｓ０４２０１１１４３５）０７０３００１－１中