精密激光焊接在航空工程的应用研究(2)

图１精密部件结构及焊接部位不意图

机加工合格的连接板与销轴浸泡在煤油中，焊前用酒精清洗，用专用工装将销轴压入连接板，再用专用量具测垂直度，此后进行激光圆周焊和点焊，焊后再测垂直度，合格品清洗焊尘，进入下道工序。

激光焊接设备采用５５０型ＹＡＧ激光加工机，平均功率２００Ｗ。实验条件：电压范围１００～２０００Ｖ；脉宽范围０．３～７．４ｍｓ；频率范围１０～１０００Ｈｚ；速度范围１５～１５００ｍｍ／ｍｉｎ；透镜焦距５０ｍｍ和１００ｍｍ，焦面焊接；气体喷嘴ｄ９６ｍｍ，同轴吹氮，气体压力０．２ＭＰａ；机床运行范围６００ｍｍ×６００ｍｍ，定位精度±０．０１ｒａｍ。

对圆周焊和点焊设置不同的工艺参数进行实验；对连接板小孔与销轴轴颈加工精度与配合精度的影响进行实验；对装夹定位方法进行实验；对不同透镜焦距进行实验；对光束偏离焊缝的影响等进行实验。

用ｏＬＹＭＰＵＳＢＸ４１Ｍ型金相显微镜进行形貌

摄影与金相组织分析；用岛津ＨＭＶ一２Ｔ型显微硬度计测量硬度。

２结果与讨论

２．１控制焊缝的性能质量是激光焊接工程应用的前提条件

影响焊缝性能质量的因素是多方面的，必须在各个环节都很好地控制。２．１．１激光焊接工艺的保证

圆周焊是精密部件焊接的主部位，对质量影响最大。根据经验，设定激光焊接的初始工艺条件，由实验结果调整与修改相关的工艺参数，使焊缝宽度与熔深逐步扩大。在电压５８０Ｖ、脉宽３ｍｓ、频率１８Ｈｚ、焦距１００ｍｍ、速度７５ｍｍ／ｍｉｎ的条件下，焊缝扩宽至中心部位连在一起，即焊缝由圆环变成一个圆板，相当于为轴颈端部再造了一个凸缘，而且这个凸缘和连接板冶金结合为一体，见图２。因点焊与圆周焊的边界条件不同，且要求更大的焊点体积，故在其他工艺条件不变的情况下将脉宽调整为一】１２—

万方数据

５ｍｓ，速度设置为０。

图２连接板与销轴激光圆周焊形成的凸缘

因为焊接为脉冲焊，光斑有部分重叠，故焊道呈“破浪状”，结束点尤其明显。为改善焊道的形貌，采用了多圈扫描和逐步降低功率的方法，即第一圈功率较高，完成主焊接；当光斑通过起始点后，功率下降一定幅度再扫描一圈，目的是焊道表面重熔，提高表面光洁度；当光斑再次通过起始点，实施功率逐步降低功能，运行一周后功率下降为零。此时，基本消除了“破浪状”和结束点的痕迹，形貌改观。焊道的对比见图３所示。

（ａ）光斑重叠的焊道形貌

（ｂ）多圈扫描的焊道形貌

图３试件焊道状况对比

２．１．２不同焦距的影响

为增加焊缝的宽度，用不同焦距的透镜进行实