一种激光选区熔化成形AlSi10Mg铝合金结构件的焊接成形方法与流程

本发明涉及增材制造及焊接，尤其涉及一种激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形方法。

背景技术：

1、铝合金由于具有密度低、比强度高、耐腐蚀性能优异等特点，在航空航天领域得到了广泛的应用。区别于传统的铸造或锻造等方式成形后再“减材”的加工方法，激光选区熔化增材制造技术具有“材料”和“结构”同时成形的技术特点。此外在结构成形方面，具有可以实现传统加工方法无法实现的特殊复杂结构成形的技术优势，如轻质点阵夹芯结构、空间曲面多孔结构、复杂型腔流道结构等。

2、由于激光选区熔化增材制造技术具有特殊复杂构件高效率、低成本、批量化制造的技术优势，在航空航天领域得到越来越多的关注及研究应用。

3、虽然激光选区熔化增材制造技术具有复杂结构一体化成形的技术特点，但在某些应用场合下仍面临结构件的焊接连接需求。因此，在激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件在航空航天领域得到越来越广泛应用背景下，如何实现激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件后续的高质量连接，成为一个亟需解决的问题。

4、国外针对激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接，焊接接头内部存在严重的气孔缺陷问题。因此激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接问题前期未得到有效解决。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形方法，用以解决现有激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件焊接时，焊接接头内部存在严重的气孔缺陷的技术问题。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、本发明提供了一种激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形方法，包括以下步骤：

4、步骤1、将待焊接的激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件在焊前进行退火热处理；退火温度为270℃-300℃，退火时间为1.5h-2.5h；

5、步骤2、将待焊接头以对接的形式进行装配；

6、待焊接头的厚度δ为2mm~4mm；当待焊接头采用锁底对接时，锁底宽度为3mm-5mm；装配间隙≤0.1mm，装配阶差≤0.15δ；

7、步骤3、对待焊接头进行定位焊；

8、当对待焊接接头进行定位焊时，焊接方式采用激光摆动焊接；激光摆动焊接时，激光光源行走轨迹为“∞”字形摆动，沿待焊接头的焊缝保持焊接速度为vx，在垂直待焊接头的方向上，以焊缝为对称中心，以“∞”字形轨迹螺旋式前进进行焊接；

9、定位焊时的焊接工艺参数为：激光光源的摆动幅度为2mm-3mm，摆动频率为300hz-350hz；激光束入射角度为80°-85°，激光功率为3000w-5500w，焊接速度为1500～1800mm/min，光斑直径为0.2～0.3mm，离焦量为+5mm；

10、步骤4、定位焊后，对待焊接头进行正式焊接；

11、当对待焊接接头进行正式焊接时，焊接方式采用激光摆动焊接；激光摆动焊接时，激光光源行走轨迹为“∞”字形摆动，沿待焊接头的焊缝保持焊接速度为vx，在垂直待焊接头的方向上，以焊缝为对称中心，以“∞”字形轨迹螺旋式前进进行焊接；

12、正式焊接时，摆动幅度为2mm-3mm，摆动频率为300hz-350 hz，激光束入射角度为80°-85°，激光功率为3000w-5500w，焊接速度为1500～1800mm/min，为光斑直径0.2～0.3mm以及离焦量为+5mm。

13、进一步地，在步骤1中，进行退火热处理后，对待焊接的激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件进行焊前清理。

14、进一步地，在步骤1中，焊前清理过程包括：酸洗去除表面氧化膜，然后将待焊区域打磨至露出本体金属颜色。

15、进一步地，在步骤1中，焊前清理过程还包括：打磨后，用无水乙醇将激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的待焊接头擦洗干净。

16、进一步地，在步骤3中，定位焊时，采用纯度大于等于99 .99％的高纯氩气进行气体保护。

17、进一步地，在步骤4中，正式焊接时，采用纯度大于等于99 .99％的高纯氩气进行气体保护。

18、进一步地，在步骤3中，定位焊的焊接长度为250mm-300mm。

19、进一步地，在步骤4中，正式焊接后，利用x射线检测焊缝内部质量。

20、进一步地，在步骤2中，对接方式为锁底对接或者为直接对接。

21、进一步地，在步骤3和步骤4中，采用光纤激光器进行激光摆动焊接。

22、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

23、（1）本发明能够实现激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形，并能获得良好的成形内部质量及表面质量。

24、（2）本发明能够实现激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的高质量焊接成形，该铝合金结构件能够应用于后续需装配焊接的结构，从而拓宽激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的应用范围。

25、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形方法，其特征在于，在所述步骤1中，进行退火热处理后，对待焊接的激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件进行焊前清理。

3.根据权利要求2所述的激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述焊前清理过程包括：酸洗去除表面氧化膜，然后将待焊区域打磨至露出本体金属颜色。

4.根据权利要求3所述的激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述焊前清理过程还包括：酸洗后，用无水乙醇将激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的待焊接头擦洗干净。

5. 根据权利要求1所述的激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形方法，其特征在于，在所述步骤3中，定位焊时，采用纯度大于等于99 .99％的高纯氩气进行气体保护。

6. 根据权利要求1所述的激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形方法，其特征在于，在所述步骤4中，正式焊接时，采用纯度大于等于99 .99％的高纯氩气进行气体保护。

7.根据权利要求1所述的激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述定位焊的焊接长度为250mm-300mm。

8.根据权利要求1所述的激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形方法，其特征在于，在所述步骤4中，正式焊接后，利用x射线检测焊缝内部质量。

9.根据权利要求1所述的激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述对接方式为锁底对接或者直接对接。

10.根据权利要求1至9任一项所述的激光选区熔化成形alsi10mg铝合金结构件的焊接成形方法，其特征在于，在所述步骤3和步骤4中，采用光纤激光器进行焊接。

技术总结
本发明公开了一种激光选区熔化成形AlSi10Mg铝合金结构件的焊接成形方法，属于增材制造及焊接技术领域；解决了现有激光选区熔化成形AlSi10Mg铝合金结构件焊接时，焊接接头内部存在严重的气孔缺陷的技术问题。本发明提供的焊接成形方法包括：步骤1、将待焊接的激光选区熔化成形AlSi10Mg铝合金结构件在焊前进行退火热处理；步骤2、将待焊接头以对接的形式进行装配；步骤3、对待焊接头进行定位焊；步骤4、定位焊后，对待焊接头进行正式焊接。本发明能够实现激光选区熔化成形AlSi10Mg铝合金结构件的高质量焊接成形。

技术研发人员：王舒,王志敏,李鹏,齐海
受保护的技术使用者：北京航星机器制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13