[发明专利]一种2A97铝锂合金激光摆动焊接方法

说明书

本发明涉及一种2A97铝锂合金激光摆动焊接方法，(1)将2A97铝锂合金待焊试板依次进行酸洗、无水乙醇清洗以及干燥处理；(2)对干燥处理后的待焊试板的待焊区域表面激光逐行进行清洗预处理；(3)将激光清洗预处理后的待焊试板装配固定，相邻待焊接试板的焊接接头采用对接形式；(4)在焊接过程中通惰性气体，将所述待焊试板的正面、背面与空气隔离；(5)采用激光摆动方式对装配好的2A97铝锂合金进行焊接，按照8型在所述轴的上下侧循环摆动，多个运动路径交叠形成运动轨迹。本发明焊缝表面成形良好，焊缝常温平均抗拉强度可达408MPa，平均断后伸长率可达4％。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及一种2A97铝锂合金激光摆动焊接方法。

背景技术

随着航空航天工业的迅猛发展，提高有效载荷已成为航空航天领域中重要的研究方向。在新型飞行器的设计中，首先要考虑减轻结构件的质量和制造技术问题，选择轻质结构材料并解决焊接工艺问题是其中重要的有效措施。

铝锂合金是近代铝合金的一个重大发展。它具有低密度、高比强度和比刚度、优良的低温性能、良好的耐腐蚀性和非常好的超塑性等特性，其强度、断裂韧性、屈服强度、疲劳性能都是随着温度的降低而提高。用铝锂合金取代常规的铝合金可使结构质量减轻10％～15％，刚度提高15％～20％，因此它是一种理想的航空与航天结构材料。

在航空航天工业中，用焊接工艺代替传统的以铆接为主的机械工艺连接铝锂合金结构件，可进一步减轻结构重量，提高结构刚度，节约能源，节省装配时间。其中，激光焊具有热输入低和变形小、焊接速度高及激光柔性好等特点，广泛应用于金属板材结构的焊接。

但现有激光焊接的铝锂合金焊缝强度低、易产生气孔，焊接变形大。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种2A97铝锂合金激光摆动焊接方法，有效避免2A97铝锂合金焊缝强度低、易产生气孔，焊接变形大的缺点，焊缝表面成形良好，保护良好，焊缝常温平均抗拉强度可达408MPa，平均断后伸长率可达4％。

本发明解决技术的方案是：

一种2A97铝锂合金激光摆动焊接方法，该方法的步骤包括：

(1)将2A97铝锂合金待焊试板依次进行酸洗、无水乙醇清洗以及干燥处理，使待焊试板表面光洁无油污；

(2)对干燥处理后的待焊试板的待焊区域表面采用功率为100～150W的激光逐行进行清洗预处理；

(3)将激光清洗预处理后的待焊试板装配固定，其中，相邻待焊接试板间的装配间隙范围为0.15mm～0.3mm，相邻待焊接试板的焊接接头采用对接形式；

(4)在焊接过程中通惰性气体，将所述待焊试板的正面、背面与空气隔离；

(5)采用激光摆动方式对装配好的2A97铝锂合金进行焊接，激光焊接功率为2700W～3000W，激光焊接速度为1200mm/min～1800mm/min，激光焊接离焦量为±0.5mm，激光束沿着平行于焊缝的轴向前进，并以焊缝为中心点，按照8型在所述轴的上下侧循环摆动，多个运动路径交叠形成运动轨迹。

进一步的，步骤(2)中，激光清洗预处理范围为焊缝中心至焊缝两侧距焊缝中心1～3cm的区域。

进一步的，步骤(4)中，以10L/min～30L/min流量向所述待焊接试板的正面、背面通惰性气体，将所述待焊接试板的正面、背面与空气隔离。

进一步的，惰性气体为氮气、氩气和氦气至少之一。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明一方面对铝锂合金焊接试板表面进行预处理，除去待焊区的表面氧化膜，降低焊缝内产生气孔的倾向；