2060鋁鋰合金薄板激光深熔焊流場形態及焊縫特征分析*

孫小峰，范喜祥，占小紅，康 悅

（1.中國商飛上海飛機制造有限公司，上海 200436；2.中航飛機股份有限公司模具鍛鑄廠，西安 700089；3.南京航空航天大學材料科學與技術學院，南京 211106）

鋁鋰合金以超高的比強度，成為理想的航空航天結構材料，在減重、長壽命、高服役性能等要求越來越高的現代航空航天器制造領域擁有良好的應用前景[1-6]。隨著激光器的日新月異，激光器的光束質量和輸出功率不斷提升，激光深熔焊技術已被廣泛應用到航空航天、汽車、軌道交通等重要工業領域[7]。在鋁合金結構件連接領域，激光深熔焊接將提供更優質的焊接質量、更高的工作效率。

激光深熔焊接過程中，在足夠高的功率密度光束照射下，材料中產生蒸發形成匙孔。匙孔內的熱量從高溫匙孔外壁傳遞出來，使匙孔周圍金屬熔化，形成熔池。其工作原理如圖1所示。

激光深熔焊具有熱源集中、焊接速度快、被焊接工件的熱變形較小、自動化程度高等特點。鋁合金線膨脹系數大，且對激光表面初始反射率極高，焊接過程中需要較大的激光功率形成熔池，工件易產生焊接變形。激光深熔焊間隙適應性小，對鋁合金工件的裝配精度要求高。鋁合金激光深熔焊接技術在焊接質量、效率、自動化等方面已超越了傳統鉚接工藝。國內外學者對避免激光焊接鋁合金焊縫缺陷[8-9]做了大量研究。本文主要針對2060新型鋁鋰合金材料開展激光深熔焊熔池流動的研究。

激光深熔焊接過程中，匙孔壁受力復雜，會造成熔池形貌不穩定，影響焊縫成形，因而會導致焊縫質量及性能下降[10-14]。……