本文關(guān)鍵詞：激光焊接5A90鋁鋰合金氣孔抑制方法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋁鋰合金是一種典型的輕質(zhì)高強(qiáng)材料,在航空航天、船舶和車輛領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。與常規(guī)焊接技術(shù)相比,激光焊接速度高、熱影響區(qū)小、焊縫深寬比大,是一種高速發(fā)展的新技術(shù)。然而,由于Li元素的加入,激光焊接5A90氣孔缺陷突出,限制了其工程應(yīng)用的范圍。本文針對5A90鋁鋰合金激光焊接氣孔的形成機(jī)理及抑制途徑進(jìn)行了理論分析和試驗研究,并提出了改變焊接位置、調(diào)制脈沖參數(shù)、優(yōu)化保護(hù)氣流三種抑制方法。本文研究了焊接位置對焊縫成形及氣孔的影響規(guī)律,并獲得了最優(yōu)的焊接位置。針對平焊時存在的嚴(yán)重下塌缺陷,通過改變焊接位置為立向下焊獲得了良好的焊縫成形。高速攝像結(jié)果表明,不同焊接位置時的鋁合金熔池形狀差別明顯,這主要是重力作用方向的改變和表面張力的差異造成的。不同焊接位置熔池的受力狀態(tài)和熔化金屬的流動直接影響小孔的穩(wěn)定性以及氣孔的形成,并發(fā)現(xiàn)在立向下焊時,氣孔能得到最大程度的抑制。主要跟此時小孔所受金屬蒸汽壓力可以很好地平衡表面張力、重力和流體力進(jìn)而增加小孔的穩(wěn)定性,以及熔池中強(qiáng)烈的對流對熔池進(jìn)行攪拌從而使氣泡更易逸出有關(guān)�；谧顑�(yōu)焊接位置,研究了脈沖調(diào)制參數(shù)對氣孔的影響規(guī)律,并獲得Ⅰ級焊縫的優(yōu)化工藝參數(shù)窗口。研究結(jié)果表明：氣孔數(shù)量與功率和占空比正相關(guān),且隨著焊接速度的增加先減后增,與脈沖頻率關(guān)系不大。在低占空比、中等焊速下氣孔能被很好地抑制。提取熔池特征研究脈沖調(diào)制抑制氣孔的機(jī)理,發(fā)現(xiàn)脈沖的加入一是避免了連續(xù)激光焊接時因逆向氣流的存在向小孔卷入保護(hù)氣體,從源頭上減少了氣孔的產(chǎn)生；二是激光脈沖能量輸出的間歇性加強(qiáng)了焊接過程中對熔池攪拌的作用,從加速熔池中氣泡逸出的速度進(jìn)一步減小焊縫氣孔。基于響應(yīng)曲面法對脈沖調(diào)制焊接參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,結(jié)果表明Ⅰ級焊縫的工藝窗口為：焊接速度在700～900 mm/min、占空比在50%-57%、激光功率在1200-1400W范圍內(nèi)。在此基礎(chǔ)上研究了側(cè)吹保護(hù)氣流參數(shù)對焊縫氣孔的影響規(guī)律,并對氣流參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。研究結(jié)果表明：側(cè)吹氣流的加入能明顯抑制焊縫氣孔,側(cè)吹流量是顯著因子,隨著流量的增加,氣孔點數(shù)先增后減,在側(cè)吹流量為5-7 L/min時有最小氣孔點數(shù)。采用函數(shù)擬合建立了側(cè)吹流量、側(cè)吹角度和氣孔點數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型,優(yōu)化側(cè)吹保護(hù)氣流參數(shù),在側(cè)吹流量為3-9 L/min,側(cè)吹角度為15°～52°范圍內(nèi)獲得可明顯拓寬Ⅰ級焊縫的工藝窗口。
【關(guān)鍵詞】：激光焊接 5A90鋁鋰合金 氣孔抑制 焊接位置 脈沖調(diào)制
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG456.7
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-19
• 1.1 課題來源及選題意義8-9
• 1.1.1 課題來源8
• 1.1.2 選題意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-17
• 1.2.1 氣孔形成機(jī)理研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 氣孔抑制方法研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.3 研究現(xiàn)狀與趨勢17
• 1.3 論文研究目標(biāo)與結(jié)構(gòu)17-19
• 1.3.1 研究目標(biāo)17
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)17-19
• 第二章 氣孔成因及抑制途徑分析19-26
• 2.1 氣孔成因分析19-22
• 2.2 氣孔抑制途徑分析22-23
• 2.3 論文研究思路分析23-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 改變焊接位置抑制氣孔方法26-38
• 3.1 試驗設(shè)備及方法26-29
• 3.1.1 試驗設(shè)備26
• 3.1.2 試驗方法26-29
• 3.2 焊接位置對焊縫成形的影響29-31
• 3.3 焊接位置對焊縫氣孔的影響31-33
• 3.4 改變焊接位置抑制氣孔機(jī)理分析33-37
• 3.4.1 不同焊接位置熔池受力分析33-35
• 3.4.2 不同焊接位置小孔受力分析35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 脈沖調(diào)制抑制氣孔方法38-57
• 4.1 脈沖調(diào)制對焊縫氣孔的影響38-48
• 4.1.1 脈沖焊接工藝試驗38-41
• 4.1.2 模型選擇與建41-45
• 4.1.3 各因子對氣孔的影響規(guī)律45-48
• 4.2 脈沖調(diào)制抑制氣孔機(jī)理分析48-53
• 4.2.1 小孔動態(tài)行為分析48-49
• 4.2.2 熔池流動行為分析49-53
• 4.3 調(diào)制脈沖參數(shù)優(yōu)化53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 第五章 側(cè)吹送入保護(hù)氣流抑制氣孔方法57-67
• 5.1 保護(hù)氣流參數(shù)對焊縫氣孔的影響57-60
• 5.2 保護(hù)氣流抑制氣孔機(jī)理分析60-61
• 5.3 保護(hù)氣流參數(shù)優(yōu)化61-64
• 5.4 氣孔對接頭力學(xué)性能的影響64-65
• 5.5 本章小結(jié)65-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 論文總結(jié)67-68
• 6.2 技術(shù)進(jìn)步點68
• 6.3 展望68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73
• 附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間參加的學(xué)術(shù)活動73

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