鋁合金T型接頭雙激光束雙側同步焊接穩(wěn)定性研究.pdf

1、飛機蒙皮桁條T型結構雙激光束雙側同步焊接是一種全新的焊接技術，相比于傳統(tǒng)的鉚接工藝，雙激光束雙側同步焊接可以大大簡化機身的制造工藝，避免對蒙皮完整性的破壞，并具有顯著的減重效果和低制造成本，因而在民機制造業(yè)中具有極大的優(yōu)越性和廣闊的應用前景。然而，由于鋁合金自身的特性及T型結構雙激光束雙側同步焊接工藝的特殊性，目前國內對此種新工藝的匙孔穩(wěn)定性、熔池流動行為以及焊接冶金機理等研究較為缺乏。為此，本文針對民用客機中擬采用的新型鋁合金T型結構

2、雙激光束雙側同步焊接工藝，從以上三個方面開展研究。
　　首先，針對T型結構雙激光束雙側同步焊接形成的特殊匙孔進行了受力分析?？疾炝私饘僬羝麎毫Α⒈砻鎻埩Ω郊訅毫?、重力等各個力的計算方法和作用方向，建立了匙孔壁不同部位的力學模型。根據(jù)焊接工藝參數(shù)，可計算作用于匙孔壁的壓力梯度，通過納維-斯托克斯方程(Navier-StokesEquations)，成功計算出匙孔壁相對于工件的局部移動速度值。用該局部移動速度與激光束移動速度的對比分析

3、，分析了匙孔的穩(wěn)定性。
　　其次，應用流體動力學方程和多孔介質流方程，將相變潛熱作為普通源項，焊接熱源作為附加源項，建立了移動熱源作用下薄板鋁合金T型結構雙激光束雙側同步焊接熔化和凝固過程的三維熱過程數(shù)學模型。模擬了雙激光束雙側同步焊接過程中的溫度場、流場以及焊接熔池形狀，考察了浮力、表面張力對焊接熔池流動的影響。研究結果表明，模擬所得的熔池形狀與實驗所得焊縫形狀吻合良好，由表面張力導致的Marangoni剪切力是熔池中流體流動的

4、主要驅動力，而且表面張力溫度系數(shù)越大，焊接熔池中的熱傳導越快，熔池流動速度越大。
　　最后，基于某新型鋁合金開展T型結構雙激光束雙側同步焊接方法及相關基礎理論的研究，通過金相和掃描分析了接頭的宏觀形貌、微觀組織、成分分布、微區(qū)元素含量等。實驗結果表明，在適當?shù)暮附庸に噮?shù)下，可得到成型美觀，無明顯缺陷的焊縫。通過組織表征實驗發(fā)現(xiàn)，從熔合線到焊縫中心的凝固組織依次為：柱狀的平面晶、胞狀晶、胞狀樹枝晶、樹枝狀晶及等軸晶。焊縫熔合區(qū)分為