热输入对2219铝合金激光镜像焊接匙孔动态特征的影响

针对2219铝合金激光镜像焊接过程,建立激光镜像焊接过程热-流耦合模型,对匙孔动态特征进行定量求解与分析.结果表明在激光镜像焊接过程中,两侧匙孔迅速耦合并保持小幅度波动.匙孔耦合前,两侧匙孔横截面面积差异较小,最多相差仅0.35 mm^(2);匙孔耦合后,匙孔横截面面积持续增加,并于120 ms后在一定范围内波动.热输入的增加会导致匙孔的耦合程度增大,并提高匙孔稳定性,其中激光功率对匙孔耦合区域影响较大,焊接速度对匙孔开口面积影响较大,基于上述规律总结出针对6 mm厚2219铝合金镜像焊接试验的优化焊接工艺窗口.

2219铝合金激光镜像立向焊接过程中匙孔稳定性

本文对2219铝合金进行立向上的激光镜像焊接,采用高速摄像观察匙孔开口处的波动情况,建立激光镜像焊接热-流耦合模型,对焊接过程进行数值模拟,并通过不同激光功率和焊接速度条件下的温度场和流场变化情况,分析影响匙孔稳定性的因素。结果表明:增大焊接热输入不仅可以提高匙孔耦合程度,也可以改善匙孔稳定性,当焊接速度降低至2.1 m/min时,匙孔扩展趋势明显,波动集中在匙孔开口区域。激光功率提高至3500 W时,匙孔开口处稳定性较好但在匙孔耦合中间处易出现波动。立焊的方式使匙孔在横截面上具有较强的热力对称性,整体稳定性较高,但纵截面方向由于重力影响使匙孔上壁和下壁扩展倾向差距较大,匙孔下壁具有较高的稳定性。

2219铝合金激光镜像焊接接头组织差异性与力学性能研究

针对航空航天领域广泛应用的中厚板2219铝合金,设计了激光镜像焊接实验以分析焊接接头组织分布,对比研究了焊接热输入对焊缝形貌、微观组织、断口形貌及元素分布的影响。结果表明:随着焊接热输入的增加,联合焊缝面积增大、“等腰”比例增加,上熔合线区域柱状晶区宽度由127μm减少至87μm,且下熔合线区域柱状晶区宽度小于上熔合线区域柱状晶区。不同焊接热输入下的焊缝中心区域均为等轴树枝晶组织,且随着焊接热输入的增大,焊缝中心区域等轴树枝晶的数量增加,证明热输入提高对细化晶粒具有积极作用。此外,当焊接热输入增大时,焊接接头力学性能得到提升,焊缝区显微硬度最高可达74.9 HV,拉伸强度由188.39 MPa提高至259.47 MPa,接头拉伸断裂部位出现在焊缝区,断裂方式随着热输入的增加由混合断裂转变为韧性断裂,同时韧窝数量增加,尺寸增大且更加均匀。