第38卷第2期 2017年2月
焊接学报
TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTION
3 No.2
Vol.38
February2017
钛合金激光-TIG复合焊接保护状态对焊缝成形
及性能影响
史吉鹏，王红阳，杨林波，刘黎明
（大连理工大学辽宁省先进材料连接技术重点实验室，大连116024）
摘要：用激光-TIG复合热源对2.5mm厚TA15钛合金进行对接焊试验.利用万能力学拉伸机、红外热成像仪、电子探针（EPMA）、扫描电镜（SEM)等分析手段对焊接接头进行测试分析，并与单TIG焊进行对比.分析焊接工艺参数和接头保护时间对焊接接头形貌和性能的影响.结果表明，实现2.5mm厚钛合金全熔透焊接时，激光-TIG复
比单TIG焊接头具有更高的强度、塑性和更好的疲劳性能；激光-TIG复合焊缝冷却速率高于单TIG焊，获得良好的保护状态时所需保护时间更短。
关键词：激光-TIG复合焊；钛合金；接头性能；接头保护
中图分类号：TG407 0序言
文章编号：0253360X(2017)02006105
文献标识码：A
光-TIG焊方法在钛合金薄壁结构件焊接中的推广应用提供工艺参数及性能数据支撑
钛合金具有密度小、比强度高，耐蚀性好、耐热
性好等一系列优点，在航空航天、海洋工程、汽车和医疗等领域得到广泛应用11]TA15钛合金是一种新型的近α型中等强度钛合金，具有良好的工艺性能和使用性能，已成为飞机结构主要的钛合金用材2，目前钛合金薄壁结构件常使用钨极氩弧焊（tungsteninertgas，TIG）焊接.然而TIG焊焊接速度较慢，焊接热输人较大，这不仅导致焊接生产效率低下，还会使钛合金焊缝及热影响区变宽、晶粒过度长大，从而降低接头性能.焊接钛合金时焊缝保护是影响接头性能的关键因素，除使用焊枪气流保护熔池外，还常使用拖罩对焊缝及附近高温区域加以保护，保护时间过短时接头性能无法保证，而保护过长时又将影响焊接生产效率并造成资源浪费，因此合理选择保护时间很有意义。
低功率激光-TIG复合焊是一种采用低功率激
光对TIG电弧进行诱导、压缩，提高TIG电弧能量密度的高效、优质焊接方法3，）激光的加入可以克服 TIG焊高速焊接不稳定、焊接效率低的缺点3，采用低功率激光-TIG复合热源对TA15钛合金薄板进行焊接,并与TIG焊进行对比，分析了焊接工艺参数和接头保护时间对接头形貌和性能的影响.为促进激
收稿日期：2015=敦项6
基金项目：图象科骏董大专项资助项目（2013ZX04001-041-05）
1试验方法
选用的焊接材料是2.5mm厚国产TA15钛合金薄板，其成分如表1所示.
表1TA15钛合金的化学成分（质量分数，%）
Table 1 Chemical compositions of TA15 titanium alloy
Al
Zr
Mo
杂质Ti
5.5-7.01.5~2.50.5~2.00.8~2.5≤0.7余量
焊丝成分与母材一致，直径为1mm.焊前先用砂纸去除母材和焊丝表面氧化膜，用丙酮清除表面的有机物和油脂并进行干燥处理.采用脉冲YAG 激光-直流TIG复合热源（pulsedlaser-DCTIG，以下称“复合热源"）进行冷填丝对接焊接试验，并与单 TIG焊进行对比．采用带焊缝背面保护气槽的夹具固定待焊板材．试验中激光在前，垂直板材人射，激光功率为500W.离焦量为2mm：TIG焊枪与板材呈 45°，钨极高度为1.5mm，钨极尖端与激光间距为 1.5mm；送丝采用前送丝，送丝角度为30°.采用保护拖罩对正面焊缝及附近高温区域进行保护，拖罩有效保护长度可以调节，保护时间为拖罩有效保护长度与焊接速度的比值.使用的保护气体为99.9%高纯