[发明专利]一种粉末冶金调控的双侧激光焊接方法

权利要求书

1.一种粉末冶金调控的双侧激光焊接方法，所述焊接方法是对飞机壁板T型结构的焊接，该T型结构由竖直放置的长桁(1)与水平放置的蒙皮(2)焊接而成，其特征在于：所述焊接方法是通过以下步骤实现的：

步骤一、加工凹槽(5)：在蒙皮(2)上表面待焊位置中心沿焊接方向机械铣削凹槽(5)，凹槽(5)的横截面为圆弧形，凹槽(5)的曲率半径r等于下熔合线曲率半径R，凹槽(5)最大深度d₁小于焊缝蒙皮侧(4)最大熔深D，凹槽(5)最大宽度w₁小于焊缝最大熔宽W，对蒙皮(2)进行化学清洗以去除氧化膜和加工污渍；

步骤二、向凹槽(5)中预填合金粉末以形成沉积层(6)：将激光熔覆头(7)竖直放置于凹槽(5)的正上方，采用激光束(8)与合金粉末(12)同轴送入的方式，在凹槽(5)表面进行激光送粉增材以获得沉积层(6)，用磨床将高出蒙皮(2)表面的沉积材料磨削掉使沉积表面与蒙皮表面共面；

步骤三、对长桁(1)与蒙皮(2)进行双激光填丝焊接：将长桁(1)沿凹槽(5)的竖直中心线(N-N)放置于沉积层(6)上，将两个焊丝(9)对称放置于长桁(1)两侧，两个激光束(8)对称放置于长桁(1)两侧，两个保护气喷嘴(10)对称放置于长桁(1)两侧，焊丝(9)、激光束(8)和保护气喷嘴(10)的顺序为由前至后依次设置，采用惰性气体对双侧激光焊缝进行实时保护，对长桁(1)和蒙皮(2)进行双侧激光填丝焊接，获得双侧对称焊缝(11)。

2.根据权利要求1所述的一种粉末冶金调控的双侧激光焊接方法，其特征在于：所述长桁(1)和蒙皮(2)厚度均为2mm，焊缝蒙皮侧(4)最大熔深D控制范围为0.5mm～1.0mm，焊缝最大熔宽W控制范围为2.5mm～3.0mm，凹槽最大深度d₁与焊缝蒙皮侧(4)最大熔深D满足关系：d₁＝0.8D，凹槽最大宽度w₁与焊缝最大熔宽W满足关系：w₁＝0.8W。

3.根据权利要求1或2所述的一种粉末冶金调控的双侧激光焊接方法，其特征在于：所述步骤二中凹槽(5)的截面积应等于沉积层(6)截面积。

4.根据权利要求3所述的一种粉末冶金调控的双侧激光焊接方法，其特征在于：所述步骤二中合金粉末成分与焊丝成份一致，合金粉末中各成分的质量百分含量为12％硅、0.2％铁、87.8％铝。

5.根据权利要求3所述的一种粉末冶金调控的双侧激光焊接方法，其特征在于：所述步骤二中合金粉末成份与焊丝成份不同，焊丝中各成分的质量百分含量为12％硅、0.2％铁、87.8％铝，合金粉末中各成分的质量百分含量为7％硅、2％铜、0.5钪、90.5％铝。

6.根据权利要求3所述的一种粉末冶金调控的双侧激光焊接方法，其特征在于：所述步骤二中激光送粉增材采用工艺参数：激光功率为500W，送粉速率为13g/min，激光扫描速度为0.3m/min，沉积层宽度w₂控制范围为2.0mm～2.5mm，沉积层最大深度d₂控制范围为0.5mm～1.0mm。

7.根据权利要求3所述的一种粉末冶金调控的双侧激光焊接方法，其特征在于：所述步骤三中双激光束的激光功率选为3000W，双激光束的入射角度选为22°，焊接速度选为10m/min，焊丝直径为1.2mm，送丝速度为4.3m/min，采用Ar气保护，气流量为15L/min。

8.根据权利要求7所述的一种粉末冶金调控的双侧激光焊接方法，其特征在于：所述步骤三中的长桁(1)和蒙皮(2)的材质均为铝合金、铝锂合金或钛合金。

9.根据权利要求8所述的一种粉末冶金调控的双侧激光焊接方法，其特征在于：所述步骤三中焊丝(9)选用ER4043或ER2319焊丝。