光束摆动对Ti60 合金激光焊能量分布及焊缝成形的影响

鲁弈廷，芦伟，王彬，马旭颐，陈玮

(中国航空制造技术研究院 高能束流加工技术重点实验室,北京,100024)

0 序言

Ti60 合金是一种近α 型高温钛合金，在600 ℃高温具有优良的热强性能、良好的蠕变抗力以及较好的热稳定性[1]，成为高超音速飞行器、尾喷管以及航空发动机叶片、叶盘等高温构件制造的重要选材[2].激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、焊接变形小、无需真空、柔性高、热影响区小等特点，已广泛应用于航空领域钛合金复杂结构件的整体化制造.

由于高温钛合金所含合金元素多，焊接过程中熔池反应剧烈，导致焊缝易产生气孔、飞溅与咬边等成形缺陷[3].激光摆动焊接是随光束成形技术的发展而提出的新技术，可通过小范围光束摆动方式进行焊接，提高焊接过程稳定性，改善焊缝成形、减少飞溅、细化晶粒、提升结构对接间隙适应性，为金属结构高质量焊接提供一种新的技术途径[4-8].

近年来，对于激光摆动焊接方面的研究主要针对铝合金和钢材[9-12].Wang 等人[13]研究发现光束摆动降低了5A06 铝合金焊接过程温度梯度，对熔池产生了搅动作用，进而减少元素偏析.Fetzer 等人[14]发现激光摆动焊接可明显改善AlMgSi 合金非熔透焊接接头焊缝成形质量，减少气孔率.Wang 等人[15]等分析了光束摆动对AA6061-T6 铝合金焊缝特性的影响，发现圆形光束摆动模式有助于改善焊缝表面成形、促进等轴晶生成，并提高断后伸长率.Thiel 等人[16]发现光束摆动对焊缝成形的影响与激光能量分布相关，光束……