本文關(guān)鍵詞：改善鋁合金激光-TIG復(fù)合焊接頭性能的工藝研究　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：2A14鋁合金具有質(zhì)量輕,耐熱性好,低溫性能好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶制造等領(lǐng)域。對(duì)鋁合金采用激光電弧復(fù)合焊接工藝是目前研究的熱點(diǎn),傳統(tǒng)鋁合金電弧焊接容易發(fā)生翹曲、接頭軟化等問(wèn)題。激光電弧復(fù)合焊接避免了單一熱源焊接的缺陷,使得焊接過(guò)程的穩(wěn)定性和焊縫成形得到顯著改善。目前,鋁合金激光電弧復(fù)合焊接工作大多集中在激光與MIG電弧的復(fù)合研究上,而鋁合金激光-TIG復(fù)合焊接的研究較少,尤其激光與TIG電弧之間的復(fù)合模式以及改善接頭強(qiáng)度的研究更是鮮有報(bào)道。本文采用LWS-1000型Nd:YAG激光器和WSM-400(PNE61-400P)數(shù)字化焊機(jī),對(duì)3 mm 2A14鋁合金進(jìn)行激光-TIG復(fù)合焊接,研究焊前對(duì)板材進(jìn)行黑化或加粉工藝,對(duì)焊縫成形、顯微組織以及接頭力學(xué)性能的影響,并且通過(guò)添加不同成分配比的TiC粉和Al粉,以探究改善接頭強(qiáng)度的工藝。此外,還分析不同復(fù)合模式對(duì)焊縫成形、顯微組織等的影響,深入探究其影響機(jī)理。最后探究熱處理工藝對(duì)鋁合金激光-TIG復(fù)合焊接接頭的抗拉強(qiáng)度的影響。在2A14鋁合金的激光-TIG復(fù)合焊接過(guò)程中,焊前黑化處理的工藝或添加TiC的工藝都可以改善鋁合金對(duì)激光的吸收率,但是黑化處理工藝對(duì)激光吸收率的提高效果大于加粉處理。黑化處理的寬度變化對(duì)焊縫成形的影響不顯著。焊前涂覆TiC和Al粉的工藝方法可以有效改善焊接接頭的抗拉強(qiáng)度,經(jīng)過(guò)熱處理后的2A14純母材的抗拉強(qiáng)度大約為279.14 MPa,焊前沒(méi)有經(jīng)過(guò)加粉處理所得焊接接頭的抗拉強(qiáng)度平均值為184.33 MPa,為母材的66%。當(dāng)添加TiC為10%時(shí),所得接頭強(qiáng)度平均值為252.90 MPa,約為母材的90.60%。在焊接工藝參數(shù)相同時(shí),激光導(dǎo)前獲得的焊縫表面成形質(zhì)量良好,焊縫表面略微凹陷,熔寬、熔深大,焊縫顯微組織更均勻化。而電弧導(dǎo)前獲得的焊縫表面嚴(yán)重發(fā)黑,焊縫表面略微隆起,熔寬、熔深小;激光導(dǎo)前模式和電弧導(dǎo)前模式的根本區(qū)別在于激光導(dǎo)前時(shí)激光擊破鋁合金表面的氧化膜,從而導(dǎo)致在整個(gè)焊接過(guò)程中能量的有效利用率不同。熱處理工序的有無(wú)以及熱處理工藝的先后順序?qū)附咏宇^的抗拉強(qiáng)度都有影響;進(jìn)行熱處理得到的接頭強(qiáng)度大于不熱處理接頭的抗拉強(qiáng)度;退火態(tài)2A14先焊接,再對(duì)得到的接頭熱處理,可以獲得抗拉強(qiáng)度最高的焊接接頭。
[Abstract]:2A14 aluminum alloy has the advantages of light weight, good heat resistance and good low temperature performance. It is widely used in aerospace, shipbuilding and other fields. Conventional arc welding of aluminum alloy is prone to warpage and joint softening. Laser arc composite welding avoids the defects of single heat source welding and makes the stability of welding process and weld formation significantly improved. The research of laser arc composite welding of aluminum alloy is mostly focused on the combination of laser and MIG arc, but the research of laser TIG composite welding of aluminum alloy is less. Especially the recombination mode between laser and TIG arc and the study of improving the strength of joint are rarely reported. In this paper, LWS-1000 type Nd:YAG laser and WSM-400 are used. PNE61-400P) Digital welder. The laser TIG composite welding of 3mm 2A14 aluminum alloy was carried out, and the effects of blackening or powder addition on the weld formation, microstructure and mechanical properties of the joint were studied. And by adding TiC powder and Al powder with different composition, the process of improving joint strength was explored. In addition, the influence of different composite modes on weld formation and microstructure was also analyzed. Finally, the effect of heat treatment on the tensile strength of laser TIG composite welding joint of aluminum alloy was investigated. In the laser TIG composite welding process of 2A14 aluminum alloy. The laser absorptivity of aluminum alloy can be improved by the process of blackening before welding or adding TiC. However, the effect of blackening treatment on laser absorptivity is greater than that of powder addition. The width change of blackening treatment has no significant effect on weld formation. The process of coating TiC and Al powder before welding can effectively improve welding. Tensile strength of joint. The tensile strength of 2A14 pure base metal after heat treatment is about 279.14 MPa, and the average tensile strength of welded joint without adding powder before welding is 184.33 MPa. When the TiC is 10, the average strength of the joint is 252.90 MPa, about 90.60 of the base metal. When the welding process parameters are the same. The weld surface obtained before laser conduction is of good quality, the weld surface is slightly sunken, the weld surface is slightly sunken, the weld surface is wide, the penetration depth is large, and the microstructure of the weld is more homogeneous, while the weld surface obtained before the arc conduction is seriously blackened. The weld surface is slightly raised, and the weld is wide and deep. The fundamental difference between the laser front mode and the arc front mode is that the laser breaks the oxide film on the surface of aluminum alloy. As a result, the effective utilization rate of energy in the whole welding process is different. The existence of heat treatment process and the sequence of heat treatment process have influence on the tensile strength of welded joint. The strength of the joint obtained by heat treatment is higher than that of the joint without heat treatment. The welded joints with the highest tensile strength can be obtained by annealing 2A14 first and then heat treated the obtained joints.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TG407

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本文編號(hào)：1435226