鈦焊接的案例
鈦及鈦合金的焊接(二)
焊接接頭裂紋問題
鈦及鈦合金焊接時，焊接接頭產(chǎn)生熱裂紋的可能性很小，這是因?yàn)?em>鈦及鈦合金中S、P、C等雜質(zhì)含量很少，由S、P形成的低熔點(diǎn)共晶不易出現(xiàn)在晶界上，加之有效結(jié)晶溫度區(qū)間窄小，鈦及鈦合金凝固時收縮量小，焊縫金屬不會產(chǎn)生熱裂紋。
鈦及鈦合金焊按時，熱影響區(qū)可出現(xiàn)冷裂紋，其特征是裂紋產(chǎn)生在焊后數(shù)小時甚至更長時間稱作延遲裂紋。經(jīng)研究表明這種裂紋與焊接過程中氫的擴(kuò)散有關(guān)。焊接過程中氫由高溫熔池向較低溫的熱影響區(qū)擴(kuò)散，氫含量的提高使該區(qū)析出TiH2量增加，增大熱影響區(qū)脆性，另外由于氫化物析出時體積膨脹引起較大的組織應(yīng)力，再加上氫原子向該區(qū)的高應(yīng)力部位擴(kuò)散及聚集，以致形成裂紋。防止這種延遲裂紋產(chǎn)生的辦法，主要是減少焊接接頭氫的來源。
3.焊縫中的氣孔問題
鈦及鈦合金焊接時，氣孔是經(jīng)常碰到的問題。形成氣孔的根本原因是由于氫影響的結(jié)果。焊縫金屬形成氣孔主要影響到接頭的疲勞強(qiáng)度。
防止產(chǎn)生氣孔的工藝措施主要有：
（1）、保護(hù)氖氣要純，純度應(yīng)不低于99.99%
（2）、徹底清除焊件表面、焊絲表面上的氧化皮油污等有機(jī)物。
（3）、對熔池施以良好的氣體保護(hù)，控制好氬氣的流量及流速，防止產(chǎn)生紊流現(xiàn)象，影響保護(hù)效果。
（4）、正確選擇焊接工藝參數(shù)，增加深池停留時間使用權(quán)于氣泡逸出，可有效地減少氣孔。
三、鈦板手工鎢板氬弧焊焊接試驗(yàn)
鈦及鈦合金焊接生產(chǎn)中應(yīng)用最多是鎢極氬弧焊，真空充氬焊接方法應(yīng)用也很普遍。氬弧焊的電弧在氬氣流的保護(hù)與冷卻作用下，電弧熱量較為集中，電流密度高，熱影響區(qū)小，焊接質(zhì)量較高。
1.鈦及鈦合金焊接時，當(dāng)溫度高于500℃~700℃時，很容易吸收空氣中的氣、氫和氮，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。
展開 如何使用深熔氬弧（K tig）焊接鈦及鈦合金
鈦合金焊接應(yīng)用
鈦合金K TIG深熔氬弧焊接的材料范圍在3毫米和16毫米之間。在此厚度范圍內(nèi)，1G和2G位置均可實(shí)現(xiàn)完全穿透式對接焊接，單道次焊接，以及鈦合金縱縫和環(huán)縫焊接，鈦合金壓力容器，管道和罐體非常適合應(yīng)用這一工藝。熔深是K TIG深熔氬弧焊對焊接生產(chǎn)率產(chǎn)生巨大影響的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)全焊透而不需要邊緣坡口的能力可節(jié)省大量時間和資源，降低成本并增加利潤。相比之下，傳統(tǒng)的TIG焊接工藝需要復(fù)雜的V型或J型槽制備工藝，其中在槽制備過程中將金屬母材去除再填充昂貴的焊絲，并且為了確保一致性，必須由昂貴的機(jī)器制備。
由于傳統(tǒng)鎢極氬弧焊熔深局限性，在焊接鈦合金中厚板時需要多層多道施焊，不僅消耗大量的昂貴焊絲和保護(hù)氣體，焊接效率也非常低。
鈦合金因焊接時很容易扭曲而聞名，K TIG深熔氬弧焊一次完全穿透材料的焊接能力意味著收縮和變形顯著減少，這對于管道焊接尤其有益。
K TIG深熔氬弧焊是自動焊接工藝， 自動化的要求非常簡單：穩(wěn)定一致的行駛速度和堅固的操作架。 K TIG深熔氬弧焊系統(tǒng)可以與客戶現(xiàn)有設(shè)備如操作機(jī)，滾輪架，變位機(jī)，拼板機(jī)以及機(jī)器人進(jìn)行整合，節(jié)省投資成本
在鈦合金焊接中使用這種工藝的其他好處包括：
組對準(zhǔn)備和設(shè)置，在生產(chǎn)制造環(huán)境中很難實(shí)現(xiàn)對接零間隙和錯邊。K TIG深熔氬弧焊有能力在板厚15%的錯邊和間隙的情況下維持穩(wěn)定的熔池，這是其他小孔焊接工藝（例如等離子弧焊接和激光焊接）無法比擬的。
清洗， K-TIG的清洗要求是氬弧焊接的典型要求。 在鈦合金中，吹掃氣體對于確保清潔根部焊道是必需的， 當(dāng)用K-TIG焊接鈦合金時，我們建議用100％氬氣吹掃。
保護(hù)氣體， 用深熔氬弧焊對鈦合金進(jìn)行焊接的首選保護(hù)氣體用100％氬氣焊接。
耗材，比如焊絲和氣體。
展開 鈦及鈦合金的焊接(一)
本文說盡闡述了鈦及鈦合金的材料特點(diǎn)及焊接性、并針對鈦及鈦合金焊接中易產(chǎn)生氧化、裂紋、氣孔籌焊接缺陷，進(jìn)行了焊接性試驗(yàn)。能過對鈦及鈦合金焊接工藝規(guī)范的不斷摸索，以及對試驗(yàn)過程出現(xiàn)的問題的合理分析，總結(jié)出鈦及鈦合金焊接工藝特點(diǎn)及操作要領(lǐng)。
一、鈦及鈦的分類及特點(diǎn)
國產(chǎn)工業(yè)純鈦有TA1、TA2、TA3三種，其區(qū)別在于含氫氧氮雜質(zhì)的含量不同，這些雜質(zhì)使工業(yè)純鈦強(qiáng)化，但是塑性顯著降低。工業(yè)純鈦盡管強(qiáng)度不高，但塑性及韌性優(yōu)良，尤其是具有良好的低溫沖擊韌性；同時具有良好的抗腐蝕性能。所以，這種材料多用于化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)等，實(shí)際上多用于350℃以下的工作條件。
根據(jù)鈦合金退火狀態(tài)的室溫組織，可將鈦合金分為三種類型：
α型鈦合金、(α+β)型鈦合金及β型鈦合金。
α型鈦合金中，應(yīng)用較多的是TA4、TA5、TA6型的Ti-AI系合金和TA7、TA8型的Ti+AI+Sn合金。這種合金室溫下，其強(qiáng)度可達(dá)到931N/mm2，而且在高溫下（500℃以下）性能穩(wěn)定，可焊性良好。
β型鈦合金在我國的應(yīng)用量較少，其使用范圍有待進(jìn)一步擴(kuò)大。
二、鈦及鈦合金的焊接性
鈦及鈦合金的焊接性能，具有許多顯著特點(diǎn)，這些焊接特點(diǎn)是由于鈦及鈦合金的物理化學(xué)性能決定的。
1.氣體及雜質(zhì)污染對焊接性能的影響
在常溫下，鈦及鈦合金是比較穩(wěn)定的。但試驗(yàn)表時，在焊接過程中，液態(tài)熔滴和熔池金屬具有強(qiáng)烈吸收氫、氧、氮的作用，而且在固態(tài)下，這些氣體已與其發(fā)生作用。隨著溫度的升高，鈦及鈦合金吸收氫、氧、氮的能力也隨之明顯上升，大約在250℃左右開始吸收氫，從400℃開始吸收氧，從600℃開始吸收氮，這些氣體被吸收后，將會直接引起焊接接頭脆化，是影響焊接質(zhì)量的極為重要的因素。
展開 鈦金屬的焊接知識
一、 鈦金屬的金屬性能和焊接參數(shù)
鈦金屬具有比重小（比重為4.5），強(qiáng)度高，有良好的抗高、低溫性能，在濕氯 氣中有優(yōu)異的抗裂性和耐腐蝕性。鈦的機(jī)械性能和焊接與鈦材料的純度有關(guān)，純度越高，性能越好，純度越低，塑性和韌性急劇下降，焊接性能就越差。鈦在300℃以上有很強(qiáng)的活潑性，在高溫下易吸收氫氧氮原子，使材質(zhì)變脆。鈦在高溫300℃開始吸收氫氣，600℃吸收氧氣，700℃開始吸收氮?dú)狻?氬弧焊機(jī)應(yīng)有高頻引弧，電流衰減，氣體延時保護(hù)，脈沖裝置焊絲要求力學(xué)性能與母材相當(dāng)。
保護(hù)罩材質(zhì)應(yīng)選用紫鋼或鈦材質(zhì)，形狀以便于保護(hù)焊縫，達(dá)到焊縫不變色，護(hù)罩內(nèi)應(yīng)加裝不銹鋼絲網(wǎng)，起到氣體緩沖作用。
二、 鈦焊接的操作技術(shù)
焊接前的清理：
材料用滾角機(jī)打好坡口，用鋼絲刷打磨兩側(cè)25mm以內(nèi)的氧化皮、油脂、毛刺、灰塵等，再用丙酮或乙醇擦試。
焊接保護(hù)：
焊接前先要學(xué)會氬氣保護(hù)，保護(hù)時，一人拿護(hù)罩保護(hù)上面，另一人拿護(hù)罩保護(hù)下面，保護(hù)者必須與焊接者配合好，焊完后要等到焊縫冷卻后才可以松開保護(hù)罩，單面焊接雙面成型特別要注意背面的保護(hù)，如果沒有保護(hù)好，焊液便無法流動，也就無成型。
展開 
鈦鎳材壓力容器焊接技能及質(zhì)量
特別應(yīng)注意的是噴砂面鈦板的坡口兩側(cè)10mm范圍內(nèi)必須去除氧化膜，見金屬光澤后再焊接。否則，將會出現(xiàn)焊縫邊緣氣孔。
2.1.3換熱器未穿管前，換熱管整根管子清除表面附著物；管端清除表面氧化膜、油污、水漬和毛刺；清潔長度不小于管外徑，且不小于25mm。管板和折流板整體去除油污和毛刺。換熱管伸出管板過長時，應(yīng)用機(jī)械方法削平，不能用砂輪打磨。
2.1.4鈦-鋼復(fù)合板起邊后的坡口（圖1所示）邊緣10mm范圍內(nèi)的殘余鈦打磨去除干凈。這種殘余鈦熔入鋼焊縫將會形成微裂紋。
圖1 鈦鋼復(fù)合板臺階式坡口加工簡圖
2.1.5鎳鋼復(fù)合板臺階式坡口（圖2所示）邊緣的殘留高合金必須打磨去除干凈。這種高合金熔入鋼焊縫將會產(chǎn)生脆硬相或出現(xiàn)裂紋。
圖2 鎳鋼復(fù)合板臺階式坡口加工簡圖
2.1.6復(fù)合板（包括鈦-鋼和鎳-鋼）復(fù)層焊接前整個筒體內(nèi)部清理干凈，無灰塵鐵削等臟物。復(fù)層坡口兩側(cè)各25mm內(nèi)的表面和鈦蓋板表面焊前拋光處理和丙酮擦洗。
2.1.7焊絲用丙酮擦洗干凈后再使用。
焊前處理就是講究干凈：廠房干凈；焊件干凈；焊絲干凈；人干凈。專業(yè)鈦鎳材容器制造廠應(yīng)有潔凈廠房，操作人員應(yīng)穿干凈的工作服和潔凈的皮質(zhì)手套。
2.2氬氣保護(hù)
母材和焊材表面必須清潔，防止污染物質(zhì)熔入焊縫；高溫熔池和高溫焊道必須得到惰性氣體的有效保護(hù)，防止焊縫金屬的氧化，這兩點(diǎn)是獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要條件。因此，氬氣保護(hù)是焊接鈦鎳材的最基本要求。氧化將會削弱焊接接頭的力學(xué)性能和耐蝕性能。
焊接鈦鎳材要有保護(hù)意識并掌握保護(hù)技術(shù)。
展開 鈦到底怎么焊接？
我“鈦”難了！鈦到底怎么焊接？
鈦：鈦合金具有密度低、比強(qiáng)度高、耐蝕性好、導(dǎo)熱率低、無毒無磁、可焊接；廣泛應(yīng)用于航空、航天、化工、石油、電力、醫(yī)療、建筑、體育用品等領(lǐng)域。
鈦及鈦合金常用的焊接方式有：氬弧焊、埋弧焊、真空電子束焊等。
焊前準(zhǔn)備
焊件和鈦焊絲表面質(zhì)量對焊接接頭的力學(xué)性能有很大影響因此必須嚴(yán)格清理。
1）機(jī)械清理對焊接質(zhì)量要求不高或酸洗有困難的焊件，可用細(xì)砂紙或不銹鋼絲刷擦拭，但最好是用硬質(zhì)合金黃色刮削鈦板，去除氧化膜。
2）化學(xué)清理：焊前可先對試件及焊絲進(jìn)行酸洗，酸洗液可用HF（5%）+HNO3（35%）的水熔液。酸洗后用凈水沖洗，烘干后立即施焊。或者用丙酮、乙醇、四氯化碳、甲醇等擦拭鈦板坡口及其兩側(cè)（各50mm內(nèi)）、焊絲表面、工夾具與鈦板接觸的部分。
3）焊接設(shè)備的選擇：鈦及鈦合金鎢板氬弧焊應(yīng)選用具有外特性、高頻引弧的直流氬弧焊電源，且延遲遞氣時間不少于15秒，避免焊件遭受到氧化、污染。
4）焊接材料的選擇：氬氣純度應(yīng)不低于99.99%，露點(diǎn)在-40℃以下，雜質(zhì)總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%。當(dāng)氬氣瓶中的壓力降至0.981MPa時，應(yīng)停止使用，以防止影響焊接接頭質(zhì)量。
5）氣體保護(hù)及焊接溫度：鈦管接頭在焊接時，為了防止焊接接頭在高溫下被有害氣體及元素污染，必須對焊區(qū)及焊縫進(jìn)行必要的焊接保護(hù)與溫度控制，而且應(yīng)該用專用的保護(hù)拖罩進(jìn)行全方位的保護(hù)，而且其溫度應(yīng)在250℃以下。
2）操作要領(lǐng)
3）1、手工氬弧焊時，焊絲與焊件間應(yīng)盡量保持最小的夾角（10~15°）。焊絲沿著熔池前端平穩(wěn)、均勻的送入熔池，不得將焊絲端部移出氬氣保護(hù)區(qū)。
2、焊接時，焊q基本不做橫向擺動，當(dāng)需要擺動時，頻率要低，擺動幅度也不宜太大，以防止影響氬氣的保護(hù)。
展開 KTIG深熔氬弧焊（深熔tig）焊接鈦容器
K-TIG（Keyhole TIG Welding），也叫小孔 TIG 焊，它是在傳統(tǒng) TIG 的基礎(chǔ)上，通過大電流（>300A）形成的較大電弧壓力與熔池的液態(tài)表面金屬張力實(shí)現(xiàn)相對的平衡，形成小孔而實(shí)現(xiàn)深熔焊的焊接方法。它和等離子電弧有相似之處，但和等離子實(shí)質(zhì)還不一樣，它是靠自然狀態(tài)（非壓縮電弧）在母材兩個面的連接處逐漸的割出一個小孔，然后再結(jié)合母材，而不需要填充（也不需要開坡口），節(jié)約了焊材，而對于 16mm 以下鈦板，可一次性焊透，做到單面焊雙面成型，從而大大提高了生產(chǎn)效率。安陽安達(dá)機(jī)械設(shè)備有限在國際領(lǐng)先的KTIG焊接工藝基礎(chǔ)上與國內(nèi)高校聯(lián)合開發(fā)出穩(wěn)定性更強(qiáng)的深熔tig焊接系統(tǒng)，目前已在國內(nèi)外多個領(lǐng)域得到應(yīng)用
TITAN metal fabricators主要使用鉭、鈮、鋯、鈦和高鎳合金等耐腐蝕的材料生產(chǎn)熱交換器和壓力容器，是全球公認(rèn)是活性金屬工藝設(shè)備領(lǐng)軍制造企業(yè)。
工藝分析
TITAN公司使用的為二級鈦，板厚9.5mm,縱縫，長度是2.44米
原有工藝：
手工氬弧焊
開坡口，45度角
裝配間隙2.5mm
焊接前清除焊接區(qū)域的表面氧化層及油污
焊絲：2.4和3.2mm
焊道：4
焊接速度：75-100mm/min
TITAN的手動TIG工藝需要一個深度較大的坡口和4個手動焊道，導(dǎo)致大量的準(zhǔn)備時間和費(fèi)用，以及大量的填充材料，相應(yīng)的勞力，氣體和焊絲成本高。 雖然TITAN即使在手動過程中也能保持卓越的焊接質(zhì)量，但是多次焊接會造成缺陷，從而導(dǎo)致返工。
TITAN的手動TIG工藝需要大量磨削，這導(dǎo)致了專用鈦砂輪的顯著消耗成本。
展開 技術(shù) | 熱處理工藝對TC18電子束焊焊接接頭力學(xué)性能的影響
摘要:
采用普通退火、去應(yīng)力退火、雙重退火3種焊后熱處理工藝對TC18鈦合金電子束焊接接頭進(jìn)行焊后熱處理，分別檢測母材、接頭的拉伸、沖擊等力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用雙重?zé)崽幚砉に嚨腡C18母材與電子束焊接接頭，具有較好的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、沖擊韌度。
一、前言
TC18是高合金化的α＋β相鈦合金，退火狀態(tài)下的組織中具有數(shù)量大致相等的α相和β相，是退火狀態(tài)下強(qiáng)度最高的鈦合金之一。特別適用于制造飛機(jī)機(jī)身框、梁、起落架結(jié)構(gòu)，是飛機(jī)特殊承力部件的優(yōu)選結(jié)構(gòu)材料。
通常這些特殊承力部件采用較為先進(jìn)的電子束焊接技術(shù)進(jìn)行連接，但是電子束焊接同樣是一個復(fù)雜的熱物理化學(xué)冶金過程，會造成焊接接頭部位材料組織和力學(xué)組織性能的不均勻性。
為充分發(fā)揮TC18鈦合金電子束焊接結(jié)構(gòu)件的潛在優(yōu)越性，需要對電子束焊接接頭進(jìn)行焊后處理。已有的研究表明，焊后熱處理會對焊接接頭的力學(xué)性能產(chǎn)生顯著影響。
本文將分別采用3種焊后熱處理工藝對TC18電子束焊接接頭進(jìn)行處理，檢測其拉伸力學(xué)性能、沖擊韌度、疲勞壽命，對比分析不同熱處理工藝對TC18電子束焊接接頭力學(xué)性能的影響，這對大規(guī)模生產(chǎn)選擇能夠提高TC18電子束焊接接頭力學(xué)性能的焊后熱處理工藝提供借鑒參考。
二、試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法
2.1 試驗(yàn)材料
TC18鈦合金是一種新型材料，其成分為Ti－5Al－5Mo－5V－1Cr－1Fe，本試驗(yàn)中TC18鈦合金供貨狀態(tài)為雙重退火處理。從模鍛件上線切割切取200mm×200mm×20mm的焊接試板，進(jìn)行表面加工，使焊接部位的粗糙度Ra=3．2μm。
展開 怪不得航空發(fā)動機(jī)那么難造，看看3D工作原理，我真的明白了
每級風(fēng)扇都包括一個單片式整體葉片轉(zhuǎn)子(IBR，或簡稱為“葉盤”，由實(shí)心鈦合金盤體和鈦葉片焊接而成)。
由于F135無需推力矢量，所以普惠采用了傳統(tǒng)的軸對稱環(huán)形設(shè)計。F135的尾噴管由15片重疊的內(nèi)外魚鱗片組成，外片正好遮蓋住內(nèi)片之間的縫隙。內(nèi)側(cè)魚鱗片較薄，具有金屬光澤的外觀，兩側(cè)直邊，末端為倒V形。在噴管完全張開時，內(nèi)側(cè)魚鱗片之間會形成矩形間隙。
F-35B的升力風(fēng)扇是其垂直升力系統(tǒng)的重要組成部分，由兩級反向旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇組成，一級疊加在另一級上方，每級都是整體葉盤結(jié)構(gòu)。上級風(fēng)扇有24片空心鈦葉片，下級則是28片實(shí)心葉片。
展開 航空制造業(yè)中的電子束焊接
采用電子束焊接結(jié)構(gòu)的變速器，可控制變速器的軸向尺寸，能夠在原來尺寸的基礎(chǔ)上，增加變速檔次，大大改進(jìn)輕型車的性能，提高經(jīng)濟(jì)效益。
進(jìn)入21世紀(jì)，隨著人類活動空間向太空的進(jìn)一步擴(kuò)展，電子束焊接技術(shù)的應(yīng)用也逐步拓展到太空。高低溫度交替沖擊、失重、真空及宇宙線輻射等特殊的太空環(huán)境，對宇航零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇及加工工藝都提出了極為苛刻的要求。實(shí)踐證明為了滿足上述特點(diǎn)，電子束焊接技術(shù)是必不可少的強(qiáng)有力的工具之一。
美國與前蘇聯(lián)都已成功研制了空間所用電子束焊機(jī)，為適應(yīng)特殊的焊接環(huán)境，空間所用電子束焊機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：1.重量輕、體積小，以方便火箭運(yùn)載及宇航員操作；2.要對宇宙輻射線進(jìn)行仔細(xì)防護(hù)。強(qiáng)烈的宇宙射線會破壞半導(dǎo)體及絕緣器件，所以必須加以防護(hù)。3.需要考慮失重、超高真空、空間溫度交變的影響。
電子束焊接適用于航空器鈦合金部件的焊接。20世紀(jì)70年代末，McDonnell Douglas 就用電子束焊接F15戰(zhàn)斗機(jī)的鈦合金機(jī)翼和支架柱。
圖1 電子束焊接舵芯蒙皮
Tornado戰(zhàn)斗機(jī)和F14 Tomcat 上各種幾何形狀機(jī)翼的翅殼都采用電子束焊接。圖1是采用電子束焊接技術(shù)焊接鈦合金舵芯結(jié)構(gòu)件的示意圖。鈦合金舵芯骨架結(jié)構(gòu)示意圖如圖1a 所示，骨架上分布著一系列環(huán)向和輻射狀的加強(qiáng)筋，舵芯蒙皮與骨架上的加強(qiáng)筋主要采用電子束焊接而成，圖1c為舵芯骨架與舵芯蒙皮連接后的舵芯示意圖。
在我國，電子束焊接技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、齒輪加工業(yè)、精密儀器及電子儀表制造業(yè)、電工電能領(lǐng)域和航空航天領(lǐng)域的制造及維修業(yè)。我國重型汽車集團(tuán)在“七五”期間，采用電子束焊接方法成功實(shí)現(xiàn)了奧地利引進(jìn)項(xiàng)目的板材沖壓貨車橋殼的生產(chǎn)。在中國南方航空動力機(jī)械公司，許多航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零部件和民品生產(chǎn)都使用了電子束焊接技術(shù)。
目前全世界已有幾千臺設(shè)備在核工業(yè)、航空宇航工業(yè)、精密加工業(yè)及重型機(jī)械等工業(yè)部門應(yīng)用。
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文章來源：鈦應(yīng)用平臺
激光焊接技術(shù)在航空制造中的應(yīng)用
2002年前后，空客公司采用雙光束雙側(cè)同步激光焊接工藝（見圖2），將A318鋁合金飛機(jī)機(jī)身兩塊下壁板的蒙皮與桁條焊接成整體機(jī)身壁板，減輕飛機(jī)機(jī)身的重量近20%，提高強(qiáng)度近20%，后續(xù)推廣應(yīng)用于A380、A340、A350等多個機(jī)型的機(jī)身整體壁板制造，以及A380的艙壁門筋板以及無人駕駛飛機(jī)結(jié)構(gòu)，在A350上的焊縫總長度更是達(dá)到1000m。
圖2?雙激光束雙側(cè)同步激光焊接
我國激光焊接技術(shù)研究起步于20世紀(jì)80年代，經(jīng)過多年努力，已成功實(shí)現(xiàn)了汽車制造拼焊、管道焊接應(yīng)用。隨著鋁合金、鈦合金激光焊接工藝基礎(chǔ)研究的深度、廣度不斷增大，已實(shí)現(xiàn)了部分飛機(jī)構(gòu)件的激光焊接應(yīng)用。
自20世紀(jì)90年代后期開始，中航工業(yè)北京航空制造工程研究所就已經(jīng)開展了飛機(jī)構(gòu)件激光焊接技工藝研究。2003年，在國內(nèi)率先將激光焊技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)鈦合金壁板類關(guān)鍵構(gòu)件的焊接，同時在激光填絲焊接、激光電弧復(fù)合焊接、激光雙光點(diǎn)焊接、T形接頭激光雙光束雙側(cè)同步焊接技術(shù)等新工藝方面也進(jìn)行了大量研究。2014年左右，在國產(chǎn)大型客機(jī)設(shè)計方案中，前機(jī)身、中后機(jī)身的部分鋁鋰合金下壁板擬采用激光焊接方案，中國商飛公司牽頭開展了工藝穩(wěn)定性分析、變形控制，以及缺陷檢測與控制等相關(guān)研究工作，初步實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)件級構(gòu)件的激光焊接（見圖3）。
圖3?鋁鋰合金激光焊接壁板試驗(yàn)件
（2）激光焊接在飛機(jī)修理中的應(yīng)用 激光焊接技術(shù)具有焊接速度快、施工較鉚接簡單的特點(diǎn)，是代替鉚接工藝的理想技術(shù)，在飛機(jī)結(jié)構(gòu)修理領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢。國內(nèi)已就激光焊接技術(shù)修理飛機(jī)構(gòu)件開展了一些研究，并已實(shí)現(xiàn)了部分構(gòu)件的修理應(yīng)用。國內(nèi)某飛機(jī)修理工廠已將激光焊接技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)鈦合金機(jī)尾罩的損傷修理，并制定了鈦合金結(jié)構(gòu)激光焊接修理工藝規(guī)范。
展開 多個激光束的材料加工應(yīng)用
微觀研究顯示，激光照射熔化出納米級的表層，迅速形成精細(xì)的大表面積適合后道焊接工序的結(jié)狀結(jié)構(gòu)。這些織構(gòu)表面的重要之處在于他們可以形成于黑色金屬，甚至是銅等高反金屬（如圖5b）。資深的焊工知道，均勻的深色表面的工藝空間最大，因?yàn)榉瓷渎实淖兓瘯绊懠す馄髟诟叻唇饘偕系哪芰块撝怠?圖5 通過亞納秒光纖激光器進(jìn)行銅表面織構(gòu)
（a）使用亞納秒近紅外光纖激光器獲得的具有精結(jié)狀結(jié)構(gòu)的實(shí)例（放大10,000倍）。
（b）經(jīng)過織構(gòu)以后的銅表面變?yōu)橥昝赖暮谏蛊涑蔀楹笮蚣す饧庸さ睦硐胛阵w。
聚合物與金屬材料的焊接使用波長為1.9 μm的摻銩連續(xù)光纖激光器。中紅外波長遠(yuǎn)比近紅外或直接二極管激光更容易被普通的透明聚合物吸收。傳統(tǒng)的1 μm激光器光束穿過聚合物，只能加熱到金屬表面，在聚合物內(nèi)部傳導(dǎo)熱量，最終將其熔化到金屬上，焊接強(qiáng)度很差。
我們發(fā)現(xiàn)，先進(jìn)行表面織構(gòu)并使金屬表面變暗，然后用1.9 μm光纖激光器的熱量能夠顯著改善聚合物與金屬的焊接強(qiáng)度。更長的波長可以直接對聚合物及從聚合物到金屬表面?zhèn)鬏敓崃俊＞酆衔锏闹苯訉?dǎo)熱與深色結(jié)狀金屬表面結(jié)合提供了理想的焊接條件。我們進(jìn)行了聚合物與鈦的焊接，密封性好，焊接強(qiáng)度高，在受到剪切力時才在聚合物層失效。
相比之下，省略了表面織構(gòu)這一步驟的話，剪切力測試在聚合物到金屬表面時就已失效，證明該情況下焊接的強(qiáng)度沒有先采用表面織構(gòu)再焊接的強(qiáng)度高。聚合物到金屬的堅固又密封的焊接開拓了更大的設(shè)計與制造空間，已經(jīng)引起從醫(yī)療設(shè)備到消費(fèi)電子與低成本消費(fèi)品等許許多多領(lǐng)域客戶的興趣。
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如何焊接低碳鋼?
低碳鋼含碳量少，塑性好，可以制備成各種形式的接頭和構(gòu)件。在焊接過程中，不容易產(chǎn)生淬硬組織，產(chǎn)生裂紋的傾向也很小，同時又不容易產(chǎn)生氣孔，它是最好焊的材料。
采用氣焊、手工電弧焊、埋弧自動焊、氣體保護(hù)焊等方法焊接低碳鋼，都能獲得良好的焊接接頭。采用氣焊時不要長時間加熱，否則熱影響區(qū)的晶粒容易變大。在接頭剛度很大，周圍氣溫較低時，應(yīng)把工件預(yù)熱到100~150℃，以免產(chǎn)生裂紋。
如何焊接中碳鋼?
由于中碳鋼含碳量較高，焊縫及其熱影響區(qū)容易產(chǎn)生淬硬組織而造成裂紋，所以焊前應(yīng)預(yù)熱到300℃左右，并且焊后需要緩冷。它可以采用氣焊、手弧焊及氣體保護(hù)焊等方法施焊。焊接材料應(yīng)選用結(jié)506、結(jié)507等抗裂紋性能比較好的焊條。
如何焊接鋁及鋁合金?
鋁及鋁合金在焊接中特別容易產(chǎn)生比重大、熔點(diǎn)高的氧化膜，這種氧化膜還能吸附大量的水分，因此在焊接中容易產(chǎn)生夾渣，熔合不好和氣孔等缺陷，此外鋁合金還容易產(chǎn)生熱裂紋。焊接鋁及鋁合金可以采用氣焊或手弧焊。但氣焊熱量不集中，鋁傳熱很快，所以生產(chǎn)效率低，工件變形大，除薄板外很少采用。目前大量采用交流氬弧焊的方法來焊接鋁及鋁合金，因?yàn)樗鼰崃考校缚p美觀，變形小，有氬氣保護(hù)，能防止夾渣和氣孔。如采用手工電弧焊焊鋁，適合4mm以上的厚板。
所用焊條牌號為鋁109、鋁209、鋁309。它們都屬鹽基型焊條，穩(wěn)弧性能不好，要求用直流反接電源。
如何焊接鈦及鈦合金?
鈦是非常活潑的元素，在液態(tài)和高于600℃的固態(tài)下，極易和氧、氮、氫等氣體作用，生成有害的雜質(zhì)，使鈦發(fā)生脆化。因此，鈦及鈦合金不能采用氧-乙炔氣焊、手工電弧焊或其它氣體保護(hù)焊，而只能采用氬弧焊，真空電子束焊和接觸焊等方法。
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