【摘要】：高強鋁合金廣泛用于航天航空、交通運輸、高端裝備等領域。隨著高新技術快速發(fā)展,對其的要求也越來越高,安全環(huán)保、節(jié)能減排成為目前最重要的發(fā)展方向。7系高強鋁合金以其優(yōu)良的綜合性能成為最具有發(fā)展前景的輕量化材料,并受到了國內(nèi)外學者專家的共同關注。本文以1.5mm7075高強鋁合金薄板為母材,焊絲為直徑1.2mm7075鋁合金。利用Fluent軟件建立激光熱絲焊接模型,研究送入熔池時不同溫度的焊絲對焊縫成形的影響,并進行試驗驗證。首先進行焊絲測溫試驗,探究不同送絲速度和熱絲電流對加熱焊絲的溫度關系。然后設計激光熱絲焊正交工藝試驗,研究焊接工藝參數(shù)對激光熱絲焊的焊縫成形的影響規(guī)律。再進一步優(yōu)化,得出一組能夠獲得良好焊縫成形的試驗參數(shù)。并在最優(yōu)的工藝參數(shù)下進行添加鈧元素激光熱絲焊試驗,來研究添加鈧元素對激光熱絲焊的焊縫成形和焊接質(zhì)量影響規(guī)律,同時設定激光自熔焊作為對照試驗。本文具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面:1)建立圓錐體熱源和面熱源的激光熱絲焊接模型。其中圓錐體熱源用來熔化母材,面熱源用來熔化焊絲。通過設定送入不同的溫度的焊絲,來研究不同溫度的焊絲對焊縫成形的影響,由仿真后的焊縫截面形貌圖,可以觀察焊縫是否完全熔合。并對工藝參數(shù)進行優(yōu)化,得出一組能夠獲得良好焊縫成形的參數(shù)。2)激光熱絲焊過程中,焊絲熔化是主要依靠熱絲電流和激光的能量共同作用。為研究焊絲送入熔池時的溫度,進行了焊絲的溫度測量試驗。通過紅外測溫儀對不同電流下和不同送絲速度下的焊絲的溫度,得出焊絲送入熔池時的溫度。3)通過設計激光熱絲焊正交工藝試驗,采用標準正交表L16(5~4),來研究熱絲電流、激光功率、送絲速度、焊接速度、對接間隙對激光熱絲焊過程中的影響。并進行參數(shù)優(yōu)化,得出一組能夠獲得良好的焊縫成形和焊接質(zhì)量的最佳工藝參數(shù)。4)在優(yōu)化參數(shù)下的激光熱絲焊進行添加鈧元素激光熱絲焊接試驗,同時設定激光自熔焊作為對照組。并對三組焊后的結果進行檢測,主要包括焊縫成形形貌、金相組織、元素成分、硬度以及拉伸強度檢測。依據(jù)檢測的結果,來分析鈧元素對激光熱絲焊的焊縫成形和焊接質(zhì)量的影響規(guī)律。
【學位授予單位】：湖南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG456.7
【圖文】：

母材的加熱熔化以深熔焊接為主。當焊絲與激光束未由焊接小孔噴出的光致等離子體和金屬蒸氣的輻射能量以能量進行熔化。焊絲送入熔池之前為未完全熔化狀態(tài)，在與母材或熔池存在擠壓作用，焊絲彎曲，對熔池流動產(chǎn)生，易產(chǎn)生飛濺等缺陷。當焊絲與激光束部分重疊時，一部另一部分激光能量作用于母材形成匙孔。此時，焊絲熔化沒有出現(xiàn)飛濺現(xiàn)象，且在表面張力和重力的作用下，焊絲橋”的形式過渡到熔池，表面成形良好，無明顯缺陷。當，在高能激光直接照射下，焊絲熔化和氣化劇烈，并被迅使照射在母材表面的激光能量大幅減小，導致熔池深度大焊絲以液滴狀向熔池過渡，焊絲熔滴的形成存在周期性，[47]。文獻[58~59]認為，焊絲熔化的能量來源是影響激光填因素之一。另外，文獻[47,60]同樣發(fā)現(xiàn)，在單束激光填絲填絲焊過程中，焊絲的三種典型熔入過渡形式為“平鋪”“大滴”過渡，分別如圖 1.2，圖 1.3，圖 1.4 所示。

沒有出現(xiàn)飛濺現(xiàn)象，且在表面張力和重力的作用下，焊絲橋”的形式過渡到熔池，表面成形良好，無明顯缺陷。當，在高能激光直接照射下，焊絲熔化和氣化劇烈，并被迅使照射在母材表面的激光能量大幅減小，導致熔池深度大焊絲以液滴狀向熔池過渡，焊絲熔滴的形成存在周期性，[47]。文獻[58~59]認為，焊絲熔化的能量來源是影響激光填因素之一。另外，文獻[47,60]同樣發(fā)現(xiàn)，在單束激光填絲填絲焊過程中，焊絲的三種典型熔入過渡形式為“平鋪”“大滴”過渡，分別如圖 1.2，圖 1.3，圖 1.4 所示。圖 1.2 鋪展過渡的焊接過程Fig. 1.2 Welding process with spreading transition

圖 1.4 大滴過渡的焊接過程Fig. 1.4 Welding process with globular transfer[61]對比分析了激光填絲焊和激光自熔焊焊接鋁合金時熔池質(zhì)量。結果表明，激光自熔焊熔池表面波動比較劇烈，匙成焊接飛濺，焊縫表面有明顯缺陷。激光填絲焊熔池表面面成形良好。焊接過程中焊絲過渡形式為“液橋”過渡和液橋”過渡形式下得到的焊縫表面成形良好，沒有出現(xiàn)咬示，在“大滴”過渡形式下，熔滴落入熔池中，對熔池的現(xiàn)較大的波動，焊縫表面成形不規(guī)則，如圖 1.6 所示。綜最理想的過渡形式，可以得到表面成形良好的焊縫。

【參考文獻】

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本文編號：2780030