[发明专利]一种3D增材的T型结构双侧激光焊接方法

摘要

一种3D增材的T型结构双侧激光焊接方法，它涉及一种双激光束焊接方法，以解决在高焊接速度及长焊道的情况下，T型结构双侧激光焊接过程难以确保焊丝被持续稳定恒速地送入熔池内并一次性焊接获得均匀连贯无缺陷的双侧焊缝以及难以灵活对焊缝组织进行特定合金调控的问题。本发明方法一、对长桁表面进行化学清洗；二、设计沉积层在长桁表面待焊区域设计沉积层，沉积层的截面为正方形或矩形；三将激光熔覆头竖直放置于长桁表面待焊区域正上方，采用激光束与合金粉末同轴送入的方式，在长桁两侧待焊区域进行激光3D增材以获得沉积层；四对长桁和蒙皮进行双侧激光焊接，获得双侧对称焊缝。本发明用于T型结构双激光焊接。

主权项

一种3D增材的T型结构双侧激光焊接方法，所述焊接方法是对飞机壁板T型结构的焊接，该T型结构由竖直放置的长桁(1)与水平放置的蒙皮(2)焊接而成，其特征在于：所述焊接方法是通过以下步骤实现的：步骤一、对长桁(1)表面进行化学清洗；步骤二、设计沉积层(3)：在长桁(1)表面待焊区域设计沉积层(3)，沉积层(3)的截面为正方形或矩形；沉积层(3)的截面为正方形时，即d1＝d2，d1和d2满足以下关系：d1·d2＝π·r2·v/V，其中，d1为沉积层宽度，d2为沉积层高度，r为常规双侧激光填丝焊接使用焊丝的半径，v为送丝速度，V为焊接速度；沉积层(3)的截面为矩形时 ，即d1≠d2，d1和d2满足以下关系：d1·d2＝π·r2·v/V，其中，r为常规双侧激光填丝焊接使用焊丝的半径，v为送丝速度，V为焊接速度；长桁(1)和蒙皮(2)厚度均为2mm，沉积层(3)的截面为正方形时，d1＝d2＝0.7mm；步骤三、将激光熔覆头(6)竖直放置于长桁(1)表面待焊区域正上方，采用激光束(4)与合金粉末(5)同轴送入的方式，在长桁(1)两侧待焊区域进行激光3D增材以获得沉积层(3)；合金粉末(5)中各成分的质量百分含量为8％硅、4％铜、0.5％铈和87.5％铝；激光3D增材采用工艺参数：激光功率为400W，送粉速率为10g/min，激光扫描速度为0.6m/min，沉积层宽度d1和沉积层高度d2控制范围均为0.6～0.8mm；步骤四、将带有增材沉积层(3)的长桁(1)放置于蒙皮(2)上待焊位置，将两个激光束(4)对称放置于长桁(1)两侧，两个保护气喷嘴(7)对称放置于长桁(1)两侧，激光束(4)和保护气喷嘴(7)的顺序为由前至后设置，采用惰性气体对双侧激光焊缝进行实时保护，对长桁(1)和蒙皮(2)进行双侧激光焊接，获得双侧对称焊缝(8)；双侧激光焊接的工艺参数：激光功率选为3100W，激光束的入射角度选为35°，激光焦点位于沉积层表面，焊接速度选为10m/min，采用Ar气保护，气流量为15L/min；长桁(1)和蒙皮(2)的材质均为铝合金、铝锂合金或钛合金。