倪先胜 周正干 文雄伟

1.北京航空航天大学,北京,100191 2.清华大学,北京,100084

0 引言

钛是优良的结构材料,具有密度小、比强度高、耐腐蚀等特点,在航空航天、医疗器械领域得到了广泛的应用。由于钛金属具有良好的生物相容性,多数植入性设备采用钛金属作为外壳材料,并采用适当的焊接方法进行密封封装。薄钛壳在焊接过程中,变形严重,难于控制,且吸气性强易导致气孔缺陷。熔化极和非熔化极氩弧焊是钛及钛合金板材的传统焊接方法,焊接工艺成熟,但存在缺陷。氩弧焊时,熔宽及焊缝成形仍不理想,在指标要求严格的场合中,达不到使用标准[1-2]。

相比于其他传统焊接方法,激光焊接具有能量集中、热影响区域小、焊缝成形好、易于自动焊接和监测等优点,适合于焊接钛及钛合金材料。由于钛及钛合金具有低热传导率和对红外线光高吸收率等物理特性,故激光焊接钛及钛合金更容易得到深穿透焊。激光焊接过程中重要的焊接参数有脉冲波形、激光功率、焊接速度、离焦量和保护气体流量等。通过适当地调整激光焊接相关工艺参数,就可以确保重复实现优良的焊缝成形。目前,针对钛及钛合金的激光焊接,很多学者进行了相关的试验研究,但多针对的是厚板超过1mm的情况,涉及密封焊接工艺及性能的研究比较少,且未见到有关焊接后密封性能的研究[3-6]。

本文利用Nd：YAG脉冲激光器对0.3mm厚的超薄钛壳进行单面密封焊接试验,重点研究了激光焊接参数对焊缝成形的影响,对在不同工艺情况下的焊缝形貌进行观察分析,并对焊接样品的接头机械性能及总体密封性能进行探讨。……