TC4钛合金薄板锁底接头激光焊接错边适应性研究

张登明; 胡佩佩; 左善超; 陈勤; 高建新

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2025.05.13

焊接工艺 | 浏览量 : 0 下载量: 7 CSCD: 0

PDF
导出
分享
收藏
专辑

TC4钛合金薄板锁底接头激光焊接错边适应性研究
Misalignment Adaptability of TC4 Titanium Alloy Thin Plate Bottom-locking Joint Using Laser Welding
2025年55卷第5期页码：94-99
收稿：2024-09-24，

修回：2025-02-05，

纸质出版：2025-05-20
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.05.13
稿件说明：

移动端阅览

张登明，胡佩佩，左善超，等.TC4钛合金薄板锁底接头激光焊接错边适应性研究［J］.电焊机，2025，55（5）：94-99. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.05.13.

ZHANG Dengming, HU Peipei, ZUO Shanchao, et al.Misalignment Adaptability of TC4 Titanium Alloy Thin Plate Bottom-locking Joint Using Laser Welding[J].Electric Welding Machine, 2025, 55(5): 94-99. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.05.13.

摘要

针对2 mm TC4钛合金薄板锁底结构激光焊接错边适应性进行研究。结果表明，随着错边量的增大，焊缝成形均匀性下降，表面咬边和凹陷加大，错边量1.0 mm时焊缝表面完全凹陷；气孔数量随错边量增大先增多后减少。错边量为0~0.6 mm，可获得表面成形及内部质量均良好的焊缝。接头抗拉强度随错边量增大而降低，但错边量为0.6 mm时，接头的抗拉强度仍可达到1 050 MPa，拉伸试样断裂在焊缝靠近厚板侧边缘，断口呈韧性断裂特征。结果表明，TC4钛合金锁底接头激光焊接对错边具有一定的容忍度，错边量0.6 mm（壁厚30%）以内时，接头仍具有良好的成形与力学性能。该研究结果可为钛合金产品激光焊接生产应用提供参考，尤其对于大型结构件的装配精度控制具有指导意义。

Abstract

Research on the adaptability of laser welding misalignment for 2 mm TC4 titanium alloy thin plate lock bottom structure was conducted. The results show that with the increase of misalignment

the uniformity of weld formation decreases

surface bite and depression increase

and when the misalignment is 1.0 mm

the weld surface is completely depressed; the number of pores increases first and then decreases with the increase of misalignment. When the misalignment is 0-0.6 mm

a good surface formation and internal quality of the weld can be obtained. The tensile strength of the joint decreases with the increase of misalignment

but when the misalignment is 0.6 mm

the tensile strength of the joint can still reach 1 050 MPa

and the tensile specimen breaks near the edge of the thick plate side of the weld

and the fracture surface shows ductile fracture characteristics. The results show that TC4 titanium alloy lock bottom joint laser welding has a certain tolerance to misalignment

and when the misalignment is within 0.6 mm (30% of the wall thickness)

the joint still has good formation and mechanical properties. The research results can provide reference for the application of laser welding production of titanium alloy products

and have guiding significance for the assembly accuracy control of large-scale structural parts.

关键词

Keywords

references

张可召，何超威，戚宋歌，等 . 热处理对激光焊接β钛合金组织及性能的影响［J］. 电焊机， 2020 ， 50 （ 12 ）： 59 - 64 .

ZHANG K Z ， HE C W ， QI S G ， et al . Effect of heat treatment on the microstructure and properties of laser - welded β - titanium alloy ［J］. Electric Welding Machine ， 2020 ， 50 （ 12 ）： 59 - 64 .

Lisiecki A . Welding of titanium alloy by different types of lasers ［J］. Materials Science and Engineering ， 2012 ， 58 （ 2 ）： 209 - 218 .

赵晓龙，王彬，巩水利，等 . 2.0 mm厚TC4钛合金激光焊接接头组织与力学性能研究［J］. 热加工工艺， 2017 ， 46 （ 9 ）： 209 - 211 .

ZHAO X L ， WANG B ， GONG S L ， et al . Study on the microstructure and mechanical properties of laser - welded joints of 2.0 mm thick TC4 titanium alloy ［J］. Hot Working Technology ， 2017 ， 46 （ 9 ）： 209 - 211 .

李颖，封小松，张聃，等 . 0Cr15Ni5Cu4Nb中厚板锁底结构大功率光纤激光焊接工艺特性［J］. 焊接学报， 2015 ， 36 （ 7 ）： 97 - 100 .

LI Y ， FENG X S ， ZHANG D ， et al . Process characteristics of high - power fiber laser welding for lock - bottom structure of 0Cr15Ni5Cu4Nb medium - thick plate ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2015 ， 36 （ 7 ）： 97 - 100 .

陈永城，张宇鹏，罗子艺，等 . TC4/TA17异种钛合金激光焊接接头显微组织及力学性能［J］. 电焊机， 2017 ， 47 （ 11 ）： 82 - 86 .

CHEN Y C ， ZHANG Y P ， LUO Z Y ， et al . Microstructure and mechanical properties of laser-welded joints of TC4/TA17 dissimilar titanium alloys ［J］. Electric Welding Machine ， 2017 ， 47 （ 11 ）： 82 - 86 .

付吉远 . TA15薄板锁底接头激光焊接特性研究［D］. 黑龙江：哈尔滨工业大学， 2021 .

FU J Y . Research on the laser welding characteristics of TA15 thin - plate lock - bottom joints ［D］. Heilongjiang ： Harbin Institute of Technology ， 2021 .

李坤，王威，单际国，等 . TC4钛合金光纤激光摆动焊抑制小孔型气孔的原因分析［J］. 焊接学报， 2016 ， 37 （ 11 ）： 43 - 46 .

LI K ， WANG W ， SHAN J G ， et al . Analysis of the reasons for suppressing keyhole - type porosity by fiber laser oscillating welding of TC4 titanium alloy ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2016 ， 37 （ 11 ）： 43 - 46 .

熊宴斌，吴云峰，唐文，等 . 焊接错边对管路疲劳寿命影响分析［J］. 导弹与航天运载技术， 2018 （ 6 ）： 100 - 104 .

XIONG Y B ， WU Y F ， TANG W ， et al . Analysis of the influence of welding misalignment on the fatigue life of pipelines ［J］. Missiles and Space Vehicles ， 2018 ， 6 ： 100 - 104 .

刘春宁，钮旭晶，侯振国，等 . 不同错边量对6005-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响［J］. 轨道交通装备与技术， 2020 （ 1 ）： 41 - 43 .

LIU C N ， NIU X J ， HOU Z G ， et al . Effect of different misalignment amounts on the fatigue properties of 6005 -T6 aluminum alloy dual-shoulder friction stir welded joints ［J］. Rail Transit Equipment and Technology ， 2020 （ 1 ）： 41 - 43 .

崔云龙，陈辉 . 激光-MIG复合焊接对错边的工艺适应性［J］. 热加工工艺， 2015 ， 44 （ 19 ）： 206 - 208 .

CUI Y L ， CHEN H . Process adaptability of laser-MIG hybrid welding to misalignment ［J］. Hot Working Technology ， 2015 ， 44 （ 19 ）： 206 - 208 .

陈根余，蔡兴，谭力鹏，等 . 错边量对车用镀锌钢光纤激光焊接性能的影响［J］. 激光技术， 2012 ， 36 （ 5 ）： 577 - 581 .

CHEN G Y ， CAI X ， TAN L P ， et al . Influence of misalignment amount on the laser welding performance of automotive galvanized steel ［J］. Laser Technology ， 2012 ， 36 （ 5 ）： 577 - 581 .

辛立明，赵明扬，徐志刚 . 激光拼焊错边产生与预测建模方法［J］. 焊接学报， 2008 ， 29 （ 11 ）： 89 - 96 .

XIN L M ， ZHAO M Y ， XU Z G . Modeling methods for the generation and prediction of laser tailor-welded blank misalignment ［J］. Transactions of The China Welding Institution ， 2008 ， 29 （ 11 ）： 89 - 96 .