本文選題：異種金屬 + 激光焊��； 參考：《天津大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：黃銅與不銹鋼異種金屬焊接結(jié)構(gòu)在制冷裝置、機(jī)械制造及汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)不僅具有黃銅優(yōu)良的導(dǎo)熱性能,而且還具有不銹鋼良好的力學(xué)性能。但是由于黃銅與不銹鋼的化學(xué)成分、物理性能存在很大的差異,其焊接性研究得到關(guān)注。激光焊具有能量密度高且集中、加熱與冷卻速度快等特點(diǎn),有利于異種金屬材料的焊接。為此,本文開(kāi)展了黃銅與不銹鋼異種金屬薄板激光焊接的研究,該研究對(duì)于探索異種金屬激光焊接成形機(jī)理以及工程應(yīng)用具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文首先對(duì)黃銅板在上、不銹鋼板在下和不銹鋼板在上、黃銅板在下的兩種搭接方式激光焊接的焊縫成形、焊縫化學(xué)成分與分布、接頭微觀組織特征以及力學(xué)性能等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究與測(cè)試分析。研究表明,黃銅板在上、不銹鋼板在下搭接激光焊時(shí),焊縫呈“杯”狀,熔深比較大;不銹鋼板在上、黃銅板在下搭接激光焊時(shí),焊縫呈“盤(pán)”狀,熔深比較小;黃銅-不銹鋼激光焊接焊縫中沒(méi)有金屬間化合物生成,焊縫中心位置的黃銅與不銹鋼以機(jī)械混合物形式存在,且分布不均勻,在固液界面處存在很窄的過(guò)渡區(qū),不同的搭接形式過(guò)渡區(qū)形態(tài)不同,過(guò)渡區(qū)中兩種材料發(fā)生了一定程度的混合;通過(guò)分析研究提出了黃銅板在上、不銹鋼板在下的搭接方式適合于薄板激光焊接。本文建立了黃銅-不銹鋼薄板搭接激光焊接的數(shù)值分析模型,開(kāi)展了溫度場(chǎng)、流場(chǎng)的研究,結(jié)合溫度場(chǎng)、流場(chǎng)的數(shù)值分析結(jié)果,分析研究了黃銅-不銹鋼薄板激光焊焊縫成形以及焊縫化學(xué)成分及其分布的機(jī)理,說(shuō)明了不同搭接方式激光焊縫成形的特點(diǎn)、焊縫及過(guò)渡區(qū)黃銅與不銹鋼混合的特點(diǎn)。本文開(kāi)展了黃銅-不銹鋼薄板搭接連續(xù)與脈沖激光焊接的研究,分析了連續(xù)激光焊中激光功率、焊接速度,脈沖激光焊中脈沖激光峰值功率、平均功率以及脈沖時(shí)間等焊接參數(shù)對(duì)焊縫成形、焊縫化學(xué)成分及其分布、焊縫微裂紋以及力學(xué)性能的影響,總結(jié)了規(guī)律;提出了連續(xù)激光焊時(shí),保持熱輸入不變時(shí),調(diào)節(jié)焊接速度是控制焊接接頭質(zhì)量的關(guān)鍵;脈沖激光焊時(shí),保持激光脈沖能量不變時(shí),激光的脈沖激光峰值功率和加熱時(shí)脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)接頭的成形起著相反的作用。同時(shí),本文還開(kāi)展了黃銅-不銹鋼薄板搭接激光焊接微裂紋產(chǎn)生機(jī)理以及影響因素的分析測(cè)試研究,研究表明,黃銅在上不銹鋼在下時(shí)形成的微裂紋寬度小于0.2μm,而不銹鋼在上黃銅在下的微裂紋寬度可以達(dá)到4.08μm;隨著焊縫中不銹鋼含量的增大,焊縫中產(chǎn)生微裂紋的機(jī)率增大;連續(xù)激光焊時(shí),微裂紋的數(shù)量隨著熱輸入的增加而增加;脈沖激光焊時(shí),當(dāng)脈沖激光能量恒定不變時(shí),如果不銹鋼熔化量差異不大,微裂紋的數(shù)量隨著激光功率密度的增大而減少,保持激光功率密度不變時(shí),隨著平均功率的增加,微裂紋的數(shù)量及尺寸也隨著焊接熱輸入的增加呈增加趨勢(shì)。分析了微裂紋產(chǎn)生的機(jī)理,那就是在焊縫結(jié)晶過(guò)程中,由于不銹鋼與黃銅的熔點(diǎn)不同,奧氏體不銹鋼首先冷凝結(jié)晶,液態(tài)黃銅沿不銹鋼奧氏體晶界擴(kuò)展,在結(jié)晶拉應(yīng)力作用下,產(chǎn)生微裂紋。最后,本文開(kāi)展了黃銅-不銹鋼薄板搭接激光焊接接頭拉剪性能測(cè)試,結(jié)果表明,連續(xù)激光焊接接頭的拉伸-剪切力比脈沖激光焊接接頭的拉伸-剪切力平均大200N左右;焊接接頭的斷裂均發(fā)生在黃銅一側(cè)的過(guò)渡區(qū),焊縫中過(guò)渡區(qū)的微裂紋數(shù)量及焊縫熔合區(qū)粗大的組織是影響焊接接頭拉伸-剪切力的主要因素。
[Abstract]:In this paper , the characteristics of laser welding of brass - stainless steel sheet are studied . The welding speed is the key to control the welding joint quality when the heat input is kept constant . When the pulse laser welding , the pulse laser peak power of the laser and the duration of the pulse duration of the laser pulse have the opposite effect on the forming of the joint . The results show that the micro - crack growth of the stainless steel is about 200N . The fracture of the welded joint occurs at the transition area on the brass side . The microstructure of the transition area in the weld seam is the main factor which affects the tensile - shear force of the welded joint .

【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG456.7

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本文編號(hào)：1802433