1、作為優(yōu)秀的航空航天結(jié)構(gòu)材料，質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫的鈦合金在減輕結(jié)構(gòu)重量，提高材料利用率，降低成本等方面很有優(yōu)勢(shì)，激光焊的使用讓以上優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步得以凸顯。以“小孔效應(yīng)”為基礎(chǔ)的激光深熔焊接具有能量密度高，加熱集中，對(duì)材料熱損失小，得到的焊縫深寬比大，焊接接頭殘余應(yīng)力低，焊接精度高等許多優(yōu)點(diǎn)。然而激光焊接過(guò)程始終還是一個(gè)快速不均勻傳熱的過(guò)程，焊縫附近會(huì)產(chǎn)生很大的溫度梯度，焊后的結(jié)構(gòu)難免會(huì)有不同程度的殘余應(yīng)力和變形產(chǎn)生，這些問(wèn)題會(huì)直接

2、影響到焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用性能。通過(guò)控制焊接過(guò)程的熱輸入和冷卻方法，可以控制熔池的特征量和熱循環(huán)參量，這有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接結(jié)果的預(yù)測(cè)和控制。而焊接溫度場(chǎng)分布則恰可以反映復(fù)雜的焊接熱過(guò)程，因此研究焊接溫度場(chǎng)對(duì)與焊接質(zhì)量的控制十分重要。
　　 本課題主要通過(guò)運(yùn)用高速攝像和紅外熱像的方法，對(duì)TA15鈦合金激光焊接過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然后對(duì)監(jiān)測(cè)得到的視頻和圖像結(jié)果進(jìn)行計(jì)算分析處理，探討了TA15鈦合金激光焊接熔池、溫度場(chǎng)分布及焊接熱循環(huán)的特

3、征與焊接參量的關(guān)系;利用自主開(kāi)發(fā)軟件簡(jiǎn)單嘗試并實(shí)現(xiàn)了鈦合金激光焊接溫度場(chǎng)的三維重構(gòu);接著對(duì)最終得到焊縫剖面的形貌、組織分布以及焊縫表面成形質(zhì)量和缺陷進(jìn)行了分析。
　　 研究結(jié)果表明:
　　 (1)其他條件一定的情況下，隨單位厚度焊接線能量的增加，TA15鈦合金激光焊接的正、背面熔池的寬度和長(zhǎng)度均不斷增加;保護(hù)氣體種類對(duì)正面熔池形狀尺寸影響不太大，對(duì)于背面熔池而言，則是線能量較低時(shí)，氦氣保護(hù)時(shí)熔池寬度和長(zhǎng)度較大;線能量較高

4、時(shí)，Ar氣保護(hù)的熔池寬度和長(zhǎng)度較大。
　　 (2)激光功率一定時(shí)，隨焊接速度的降低，紅外測(cè)得的正面溫度場(chǎng)最高溫度不斷增加，而背面溫度場(chǎng)最高溫度隨焊接速度的變化出現(xiàn)了一定的不規(guī)律波動(dòng)。
　　 (3)在激光功率一定條件下，焊縫正面熱循環(huán)特征量與單位厚度焊接線能量的關(guān)系如下:(a)焊縫凝固點(diǎn)以上停留時(shí)間，隨單位厚度焊接線能量的增加而增加;(b)熔池實(shí)際的平均加熱速度隨著單位厚度焊接線能量的增加而減小;(c)800-500℃平均

5、冷卻速度和800-300℃平均冷卻速度都隨單位厚度焊接線能量的增加而減小，且ωc-8/5明顯比ωc-8/3快得多。
　　 (4)用高速攝像監(jiān)測(cè)方法得到的熔池?zé)釄D像，通過(guò)分析計(jì)算可以重構(gòu)得到的三維焊接溫度場(chǎng)。
　　 (5)線能量較大時(shí)，熱影響區(qū)較寬，晶粒由熔合線向母材方向逐漸細(xì)化，相變熱影響區(qū)特征明顯;線能量較小時(shí)，熱影響區(qū)較窄，熔合線處β晶粒尺寸突變，很難識(shí)別出相變熱影響區(qū)。薄板對(duì)單位厚度線能量的敏感性明顯比厚板強(qiáng)。焊接