本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜內(nèi)流道構(gòu)件激光焊接焊縫形貌控制技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：復(fù)雜內(nèi)流道構(gòu)件為具有復(fù)雜密集通道的薄壁夾層結(jié)構(gòu)。激光焊接技術(shù)是其最主要的制造手段。在焊接過程中,焊縫強(qiáng)度及變形控制是其主要技術(shù)指標(biāo)。本文從激光焊接焊縫形貌控制方法著手研究,最終獲得有效熔寬(結(jié)合面處焊縫熔寬)大,焊縫面積小的“花瓶”形焊縫,該焊縫具有構(gòu)件焊后變形小,搭接接頭力學(xué)性能強(qiáng)的綜合優(yōu)點(diǎn),適合且滿足復(fù)雜內(nèi)流道構(gòu)件的激光焊接制造。本文首先研究了DC035 Slab CO_2激光器在不同聚焦參數(shù)和工藝參數(shù)下的焊縫成形規(guī)律及焊縫力學(xué)性能。研究結(jié)果表明:使用100 mm短焦距聚焦鏡聚焦,焊接速度v≥6 m/min時(shí),可獲得“花瓶”形焊縫形貌。這說明聚焦鏡焦距的不同會(huì)改變激光束的發(fā)散角,進(jìn)而改變激光束在傳播方向橫截面上的能量密度分布,最終改變焊縫形貌。在較高速度焊接時(shí)(v≥6 m/min),焊縫形貌能更加明顯的體現(xiàn)激光功率密度的分布。模擬復(fù)雜內(nèi)流道構(gòu)件激光焊接制造后的受力特征,制備T型接頭進(jìn)行不同焊縫形貌的組織及力學(xué)性能對(duì)比分析。結(jié)果表明:在“花瓶”形焊縫T型接頭與“釘頭”形焊縫T型接頭具有基本相同的有效熔寬時(shí),“花瓶”形焊縫接頭焊縫面積小34.79%,激光輸入線能量低54.83%,組織更加細(xì)小;兩種焊縫的顯微硬度均略高于母材;“花瓶”形焊縫接頭拉伸性能更優(yōu),斷口形貌為韌性斷裂,“釘頭”形焊縫接頭兼具韌性斷裂和準(zhǔn)解理斷裂。由于光纖激光器具有良好的加工柔性,在復(fù)雜內(nèi)流道構(gòu)件的焊接制造中具有良好的應(yīng)用前景,對(duì)比Slab CO_2激光器“花瓶”形焊縫形貌的成形特點(diǎn)及焊接制造工藝特點(diǎn),使用YLS-6000光纖激光器和YLS-3000-SM光纖激光器,分別研究了兩者在不同聚焦參數(shù)和工藝參數(shù)條件下的焊縫成形規(guī)律。結(jié)果表明:除發(fā)散角和焊接速度外,光束質(zhì)量也是影響“花瓶”形焊縫獲得的重要因素。YLS-6000光纖激光器光束質(zhì)量因子M2=23,在短焦距高焊接速度時(shí)不能夠獲得“花瓶”形焊縫,在焦距為200 mm,焊接速度v≥6 m/min時(shí)可獲得“圓柱”形焊縫形貌。YLS-3000-SM光纖激光器在焦距為100 mm的聚焦鏡下,焊縫形貌呈現(xiàn)出“花瓶”形焊縫的成形特點(diǎn)和趨勢。同時(shí),由于復(fù)雜內(nèi)流道構(gòu)件呈現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)特征,空間特征復(fù)雜,不適宜采用旁軸焊接工藝進(jìn)行焊接制造。本文最后針對(duì)同軸焊接工作頭焊接制造復(fù)雜內(nèi)流道構(gòu)件的工藝需求,系統(tǒng)地研究了同軸保護(hù)條件下焊接噴嘴尺寸、保護(hù)氣流量、激光入射角度、激光功率等焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫形貌的影響規(guī)律,獲得優(yōu)化的復(fù)雜內(nèi)流道構(gòu)件激光同軸焊接制造的工藝窗口。
【關(guān)鍵詞】：激光焊接 復(fù)雜內(nèi)流道構(gòu)件 T型接頭 焊縫形貌 聚焦參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG456.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-13
• 1.2 激光焊接焊縫成形的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 材料特性對(duì)焊縫成形的影響13-14
• 1.2.2 焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響14
• 1.2.3 激光光學(xué)參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響14-17
• 1.3 同軸保護(hù)激光焊接研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 試驗(yàn)材料及方法20-26
• 2.1 試驗(yàn)材料20
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備與方法20-26
• 2.2.1 試驗(yàn)設(shè)備20-21
• 2.2.2 試驗(yàn)裝置21-23
• 2.2.3 試驗(yàn)方法23-24
• 2.2.4 測試方法24-26
• 第3章 CO_2激光焊接焊縫形貌控制及接頭組織性能研究26-38
• 3.1 CO_2激光焊接焊縫成形規(guī)律研究26-32
• 3.1.1 激光功率和焊接速度對(duì)焊縫形貌的影響26-27
• 3.1.2 焦距對(duì)焊縫熔深的影響規(guī)律27-29
• 3.1.3 焦距對(duì)焊縫形貌的影響規(guī)律29-31
• 3.1.4 有效熔寬與焊縫面積的比值31-32
• 3.2 T型接頭焊縫顯微組織與力學(xué)性能研究32-35
• 3.2.1 T型接頭焊縫顯微組織形貌32-33
• 3.2.2 T型接頭顯微硬度分布33-34
• 3.2.3 T型接頭拉伸性能測試34
• 3.2.4 T型接頭斷口形貌34-35
• 3.3 本章小結(jié)35-38
• 第4章 光纖激光焊接焊縫成形規(guī)律研究38-48
• 4.1 YLS-6000光纖激光器焊縫成形規(guī)律研究38-40
• 4.2 YLS3000SM光纖激光器焊縫成形規(guī)律研究40-42
• 4.3 光束聚焦特性對(duì)焊縫形貌的影響規(guī)律42-45
• 4.4 本章小結(jié)45-48
• 第5章 同軸保護(hù)焊接工藝研究48-54
• 5.1 工藝參數(shù)對(duì)同軸保護(hù)焊接過程的影響48-51
• 5.1.1 噴嘴尺寸對(duì)焊縫成形的影響48-49
• 5.1.2 工作氣體對(duì)焊縫成形的影響49-50
• 5.1.3 入射角和焊接方向?qū)缚p成形的影響50-51
• 5.2 三維樣件的焊接試驗(yàn)51-53
• 5.3 旁軸焊接和同軸焊接的對(duì)比53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論與展望54-56
• 研究結(jié)論54
• 展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間所完成的學(xué)術(shù)成果60-62
• 致謝62

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