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铝合金双光束/单光束激光-TIG复合焊
黄瑞生杨海锋王君宇荆文（机械科学研究院哈尔滨焊接研究所，哈尔滨150028）
摘要针对4mm厚5A06铝合金，分析了双光束光纤激光-TIG复合焊的焊缝成形特点、气孔率、匙孔动态特征及接头力学性能，并与单光束光纤激光-TIG复合焊对比。结果表明，在获得相同焊缝背面熔宽条件下，与单光束激光-TIG复合焊相比，双光束激光-TIG复合焊的焊缝背面成型连续性、均匀性更优且熔宽波动较小，焊缝气孔率降低50%以上，激光匙孔开口面积平均值更大，波动变异系数更小；双光束激光-TIG复合焊接头抗拉强度、断后伸长率、显微硬度、组织与单光束激光-TIG复合焊结果差别不大。
关键词：铝合金双光束激光
TIG电弧复合焊
中图分类号：TG456.7
0序言
铝合金具备低密度、高强度、耐腐蚀及易于加工等优点，已成为航天、航空、交通运输等领域轻量化结构设计的主要材料"]。同时，焊接技术已成为铝合金结构件制造的关键加工技术。
钨极氩弧（TIG)焊接过程稳定，容易获得高质量焊缝，成为铝合金焊接制造的主要方法之一。但TIG焊的焊接热输人较大、焊接速度及焊丝熔覆速度较低，容易导致铝合金焊接制造产生焊接变形较大、焊接接头性能弱化较严重、焊接效率较低等问题。激光焊容易实现高精度、高速、低变形、大深宽比焊接等优点，在铝合金焊接制造中应用日益广泛(2)。但由于铝合金熔点低、沸点低、热导率高、熔融金属表面张力低等特点，激光焊接铝合金存在焊缝成型较差、易产生咬边及焊接气孔等问题[3-4]。
W.M.Steen等人[35]于上世纪70年代末首先提出激光-TIG复合焊方法，将两种具有不同物理性质、能量传输机制的热源复合在一起，实现了1+1>2的焊接效果。国内外学者针对激光-TIG复合焊技术并开展了大量的研究工作，结果表明，激光-TIG复合焊方法是实现高性能金属材料优质、高效、低变形焊接的先进焊接方法，可以有效解决上述铝合金单一TIG焊、激光焊存在的焊接间题(6)。
目前，铝合金激光-TIG复合焊技术研究主要集中收稿日期：2016-11-21
基金项目：国家重点研发计划项目(2016YFB1102100）万方数据
在单光束激光－TIG复合焊工艺、焊接过程特征、焊接机理等方面[7-11]，而铝合金双光束光纤激光-TIG复合焊技术方面的研究鲜有报道。
因此，文中针对5A06铝合金，采用双光束光纤激光-TIG复合焊方法，与单光束光纤激光-TIG复合焊对比，在获得相同背面熔宽条件下，从焊缝成形、气孔率、匙孔特征等角度，对比分析铝合金双光束激光-TICG复合焊的焊接特性及焊接接头性能，为铝合金双光束激光-TIG复合焊技术的应用提供
试验依据。 1试验方法
试验采用4mm厚5A06铝合金，试板尺寸300mm ×100mm；焊丝为直径1.2mm的ER5356铝合金焊丝；焊接保护气为工业Ar气。采用I形对接接头，焊接方式为平焊，试验前采用刮刀去除铝合金母材表面的氧化膜。对焊后焊缝进行X射线探伤，选取任意100 mm长焊缝探伤照片进行气孔面积统计并计算气孔率。
试验系统由Trumpf公司Trudisk-6000型蝶形激光器、Fronius公司MW4000型交直流TICG焊机及自制的焊接试验工作台与卡具组成。试验过程利用日本 FastCamUltima512型高速摄像系统对匙孔进行图像采集，采样频率4000顿/秒。
试验所用光纤芯径0.4mm，激光焊接头准直距离
200mm，聚焦距离300mm。激光焊接头通过模形校镜将一束激光分成两束得到双光束激光，能量分配为 1:1.焦点处光斑中心间距0.6mm，双光束激光沿焊接方向按前后串行模式排布。
2017年第1期39