拘束条件对薄板T形接头双光束激光焊接变形的影响

采用单元温度对单元进行生死控制的有限元计算方法研究了拘束条件对2.5 mm厚铝锂合金5A90薄壁T形接头双光束激光焊接变形的影响,拘束条件包括对筋板施加和对底板施加两类,约束在焊接过程中施加,焊后冷却到室温去除.筋板拘束条件施加在筋板顶部和侧面,对比了施加与不施加约束两种情况,该两种情况连续焊接之前都采用点固焊对筋板进行固定.底板拘束条件通过在T形接头两侧设置压块对底板施压来实现,研究了压块与焊缝不同距离对焊接变形的影响.最后进行了试验验证.焊接过程中对筋板施加约束有利于减小焊接过程中及焊后筋板变形.底板纵向约束影响T形接头焊件挠曲变形的大小和方向,对角变形影响不大.焊接过程中对底板施加y向约束,有利于减小角变形.对底板加纵向约束与不加纵向约束两种情况进行了试验验证,变形方向及变形量最大值的计算结果与试验结果符合.

双光束激光焊钛合金T形接头的组织特征与力学性能

利用双侧激光同步焊接的方法获得TC4合金T形接头,对接头进行光学显微组织观察以及拉伸性能测试,分析了接头的显微组织与力学性能。结果表明,T形接头母材显微组织为α+β等轴组织。焊缝区显微组织由粗大的β柱状晶和网篮状马氏体组成,蒙皮侧焊缝区柱状晶和马氏体晶粒比加强筋侧细小。热影响区显微组织由细小的针状马氏体、针状α相和少量等轴初生α相组成,蒙皮侧热影响区比加强筋侧窄。T形接头焊缝区拉伸强度大于母材,接头拉伸断裂均发生在离焊缝中心较远的母材上。

T形接头双光束激光焊变形计算方法

以厚度为2.5 mm的铝锂合金5A90薄壁T形接头双光束激光焊变形为研究对象,针对焊缝金属熔化及凝固引起的材料力学行为变化,考虑筋板与底板之间连接的实现过程,开发了双光束激光焊单元生死温度判别法,焊接过程中以单元瞬态温度为判据,对单元动态杀死和激活;对比了采用与不采用单元生死温度判别法的焊接变形计算结果,该两种计算方法在材料参数、几何模型、边界条件及初始条件等方面都完全相同.结果表明,是否采用单元生死温度判别法对T形接头双光束激光焊变形的计算结果有显著影响,并对这种影响进行了分析.

钛合金圆筒双光束激光焊接过程的有限元分析

建立了钛合金舱体双光束激光焊接的三维有限元模型,计算了钛合金双光束激光焊过程中的温度场分布,与试验结果进行了对比,验证了有限元模型的有效性。在此仿真模型的基础上,计算了钛合金双光束激光焊接的残余应力和焊后变形情况,与原有的氩弧焊接结果进行了比较。结果表明,采用双激光束激光焊接能有效降低钛合金舱体焊接变形。

双光束激光焊钛合金加筋壁板压缩稳定性分析与试验验证

飞机结构中,采用双光束激光焊接技术可以减少重量,降低成本,提高生产效率。机身高温区壁板普遍采用钛合金材料。本文介绍了双光束激光焊技术在机身钛合金壁板上的应用,对双光束激光焊钛合金加筋壁板的压缩稳定性进行了工程计算,并进行了试验验证。得到在长桁方向受压和框方向受压的焊接壁板的载荷-应变曲线,并进行压缩性能对比分析,为机身壁板材料及工艺的选择提供依据。

焊接方向对钛合金H型桁条-蒙皮结构双激光束双侧同步焊接变形的影响

通过有限元模拟,对比分析了三种焊接方向下双激光束双侧同步焊接TC4钛合金H型桁条-蒙皮薄壁结构的变形差异。热源模型采用组合热源,能够有效体现出激光热源在表面以及熔深方向上的能量分布。将模拟变形结果结合三维扫描实际测量,验证了模型的可靠性。试验结果表明,冷却结束后,构件中部变形较大,两端变形较小,变形主要集中在高度方向上。三种焊接方向中,从桁条中间到两端焊接的整体变形最小。

TC4钛合金激光双光束焊T形接头疲劳性能及断裂机理

基于飞机机身壁板中T形接头在飞行过程中常因承受空气循环阻力而导致疲劳断裂的问题,分别采用激光双光束焊接技术和激光点焊接技术对TC4钛合金进行T形接头焊接,研究两种接头的显微组织特征、拉伸性能、疲劳性能及断裂机理。结果表明:利用两种不同激光焊接方法焊接后,熔合区组织均为针状α′马氏体组成的网篮组织;与激光双光束焊相比,激光点焊焊接接头网篮状组织中的α′网篮状组织的体积分数增大,针状α′马氏体尺寸增大且相间距减小。与母材拉伸性能相比,激光点焊接接头抗拉强度提高了5.5%,激光双光束焊接接头抗拉强度提高了5.8%。激光双光束焊接试件中值疲劳寿命提高2.23倍,主要原因在于网篮组织对焊接接头产生界面强化效果进而增加接头强度,而激光点焊试件的裂纹穿过焊点进入母材扩展导致试件的裂纹扩展抗力降低。

2A12铝合金双光束激光填丝焊接工艺研究

以YAG激光为热源,开展了2A12铝合金双光束激光填丝焊焊接工艺研究,对激光功率、焊接速度、离焦量、送丝速度、光斑间距等主要焊接参数进行了优化分析。结果表明:优化焊接参数可以显著改善焊缝成形。与双光束自熔焊相比,双光束填丝焊可以有效抑制裂纹的产生;与单光束填丝焊相比,双光束填丝焊可以减少焊缝内部气孔的数量。

TC4钛合金双光束激光填丝焊成型工艺研究

随着社会的发展,对焊接工艺的要求越来越高,传统的钛合金激光自熔焊成型工艺落后,所以利用此技术焊接后,会造成表面凹凸不平,存在不饱满的缺陷,影响美观。为满足人们工作的需要,研究了一种TC4钛合金双光束激光填丝焊成型工艺。本文通过对TC4钛合金进行双光束激光填丝焊试验,研究其存在的优势。结果表明:对焊接参数进行调整、优化可以改善焊缝成形的质量。

激光焊接技术研究进展及其在航天领域的应用

综述了大功率光纤激光焊、激光-电弧复合焊、双光束激光焊、激光熔钎焊等高效、高适应激光焊接技术特点及其研究进展,介绍了激光焊接技术在导弹发射箱、导弹弹体结构、火箭发动机等航天领域的工程化应用。全面地梳理和总结了激光焊接技术研究进展及其在航天领域的应用。

激光焊接技术的发展及研究现状

结合激光器的技术革新介绍了激光焊接技术的发展历程,对比传统焊接工艺及电子束焊接工艺论述了激光焊接技术的技术优势及其存在的问题,最后讨论了激光焊接技术的应用与研究现状。激光焊接工艺的技术优势和飞速发展将使其在未来材料连接领域起到至关重要的作用。

铝合金焊接技术

本文介绍了近年发展起来的铝合金焊接方法的特点和状况 。

热处理对TC4钛合金激光双束焊接接头疲劳性能的影响

基于飞机金属整体进气道典型件的T形接头在服役过程中因承受空气循环阻力而导致疲劳断裂的问题,利用激光双光束焊接技术对TC4钛合金进行T形焊接后进行热处理,研究不同热处理方法对焊接接头显微组织特征、疲劳性能及断裂机理的影响。结果表明:双重退火热处理试件疲劳寿命是未经热处理试件的1.89倍,一次退火热处理试件疲劳寿命是未经热处理试件的1.43倍。疲劳断口分析表明,与未经热处理试件相比,热处理后试件疲劳裂纹稳定扩展区疲劳条纹间距降低,表明疲劳裂纹扩展速率降低,因此疲劳寿命增大。热处理后网篮组织中析出针状α′马氏体,试件抵抗裂纹萌生和扩展的抗力增强,促进试件疲劳寿命增大。