【摘要】：本文針對(duì)新能源汽車白車身2mm厚A6082鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)件,采用了激光自熔、激光填絲、激光-電弧復(fù)合焊接工藝,研究了薄壁鋁合金的成形性、組織及性能,為激光焊接生產(chǎn)鋁合金車身結(jié)構(gòu)提供可靠的技術(shù)支撐。采用控制變量法分析了激光自熔、激光填絲和激光-電弧復(fù)合焊的激光功率、焊接速度、離焦量、送絲速度、焊接方向、光絲間距、裝配間隙對(duì)焊縫成形、組織及接頭質(zhì)量的影響,確定了三種激光焊接方法的最佳工藝參數(shù)。利用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)和X射線衍射儀(XRD)對(duì)焊縫成形、顯微組織、相組成及微區(qū)成分進(jìn)行了分析與研究。利用顯微維氏硬度儀測(cè)量了焊接接頭硬度分布;利用萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)量焊接接頭拉伸力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明,激光自熔焊的最佳參數(shù)為激光功率2100W、焊接速度3m/min、離焦量+2mm、保護(hù)氣體流量15L/min;激光填絲焊的最佳參數(shù)為激光功率4200W、焊接速度4.2m/min、送絲速度6m/min、離焦量+10mm、保護(hù)氣體流量20L/min;激光-電弧復(fù)合焊的最佳參數(shù)為激光功率1900W、焊接速度0.6m/min、送絲速度1.5m/min、離焦量0mm、光絲間距0mm、裝配間隙0mm、電流23A、保護(hù)氣體流量20L/min。A6082鋁合金激光填絲與激光電弧復(fù)合焊縫組織主要由α(Al)固溶體和少量β(Al_8Mg_5)相組成,激光-電弧復(fù)合焊縫中Al_8Mg_5相含量低于激光填絲焊縫;母材及激光自熔焊縫和熱影響區(qū)由α(Al)固溶體+少量Mg_2Si相組成,激光自熔焊縫中Mg_2Si相含量低于母材。焊接熱輸入由小到大依次為激光自熔焊(1.05J/cm~2)、激光填絲焊(1.5J/cm~2)、激光-電弧復(fù)合焊(4.8J/cm~2),導(dǎo)致焊縫熱影響區(qū)逐漸增大,同時(shí)焊縫金屬的晶粒尺寸也逐漸增大;在最佳工藝參數(shù)下,激光自熔焊縫金屬硬度為75.89-79.08HV、拉伸強(qiáng)度為224.5MPa、伸長(zhǎng)率為18%;激光填絲焊縫金屬硬度為79.23-84.95HV、拉伸強(qiáng)度為238MPa、伸長(zhǎng)率為21.5%;激光-電弧復(fù)合焊縫金屬硬度為63.4-69.88HV、拉伸強(qiáng)度為194MPa、伸長(zhǎng)率為41%。上述三種激光焊接方法的焊縫金屬硬度、拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率分別與母材的硬度(89.49-94.26HV)、拉伸強(qiáng)度(276.75MPa)、伸長(zhǎng)率(50.25%)相比,激光自熔焊縫金屬硬度為母材的84%、拉伸強(qiáng)度為母材的81%以上、伸長(zhǎng)率為母材的36%,激光填絲焊縫金屬硬度為母材的89%、拉伸強(qiáng)度為母材的86%以上、伸長(zhǎng)率為母材的43%,激光-電弧復(fù)合焊縫金屬硬度為母材的72%、拉伸強(qiáng)度為母材的70%以上、伸長(zhǎng)率為母材的82%。拉伸試樣斷裂位置為焊縫區(qū)或熱影響區(qū),由斷口形貌分析可知,激光自熔焊、激光填絲焊及激光-電弧復(fù)合焊的斷口形貌均為塑性斷口。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U466;TG456.7
【圖文】：

激光束具有的高亮度、單色性、相干性和高度的方向性是常規(guī)光源所不具備的特點(diǎn)。圖1.1 激光原理示意圖Fig.1.1Schematic diagramoflaserprinciple1.3.2 激光焊接原理激光焊接原理即激光器產(chǎn)生高能量密度的激光束，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的傳輸與聚焦后作用于焊接工件表面，當(dāng)激光束的能量密度超過 105W/cm2時(shí)，可以使待焊材料迅速熔化，并且迅速冷卻凝固形成永久的焊接接頭[29]。如圖 1.2 所示為激光深熔焊接原理圖。圖1.2 激光深熔焊接示意圖Fig.1.2Schematicoflaserdeep-meltwelding激光束焊縫寬度熔池深度小孔焊接熔池激光激活物質(zhì)激光束激勵(lì)諧振腔反射鏡諧振腔反射鏡

[29]。如圖 1.2 所示為激光深熔焊接原理圖。圖1.2 激光深熔焊接示意圖Fig.1.2Schematicoflaserdeep-meltwelding激光束焊縫寬度熔池深度小孔焊接熔池激光激活物質(zhì)激光束激勵(lì)諧振腔反射鏡諧振腔反射鏡

[35]。圖1.3 熱導(dǎo)焊接和深熔焊接示意圖Fig.1.3Schematicofheatconductivityweldinganddeep-meltwelding激光焊接過程的實(shí)質(zhì)即為激光與非透明材料的相互作用。此過程是一個(gè)極其復(fù)雜的物理、化學(xué)過程，在微觀上表現(xiàn)為原子與光子的相互作用，是量子過程；材料對(duì)激光的吸收、反射及材料的加熱、熔化、氣化等物理現(xiàn)象則體現(xiàn)在宏觀層面上[36-37]。激光焊接時(shí)，當(dāng)功率密度足夠大的激光束作用在工件表面時(shí)，短時(shí)間內(nèi)便可達(dá)到材料的沸點(diǎn)，焊接材料迅速汽化蒸發(fā)，形成焊接“小孔”。小孔是激光深熔焊接的主要特征，它有助于熔池對(duì)激光束能量的吸收，“側(cè)壁聚焦效應(yīng)”對(duì)焊接過程的重要意義則體現(xiàn)在典型小孔對(duì)能量的吸收機(jī)理。當(dāng)小孔在深熔焊中形成后，孔內(nèi)側(cè)壁與小孔內(nèi)部的激光束發(fā)生相互作用時(shí)，一部分激光被小孔側(cè)壁所吸收，另一部分激光被小孔側(cè)避反射至小孔底部，不斷地反射使得激光束重新匯聚于小孔底部，從而

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

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本文編號(hào)：2781051