本文關(guān)鍵詞：6082-T6鋁合金脈沖激光焊接接頭組織與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學(xué)》 2015年

6082-T6鋁合金脈沖激光焊接接頭組織與性能研究

魏阿娟  

【摘要】：6000系鋁合金成型性好、比強度高、耐腐蝕、耐高溫且易于回收，是汽車外覆蓋件及零部件制造理想的輕量化材料之一。6000系鋁合金屬于Al-Mg-Si系熱處理強化鋁合金，合金性能對溫度和成分的變化極為敏感，焊接過程存在合金元素氧化和燒損嚴(yán)重、焊縫區(qū)組織不均、熱裂紋傾向大及接頭不等強性等問題，對焊接技術(shù)要求高，很大程度上制約了6000系鋁合金在汽車中的應(yīng)用。本文針對薄板6082-T6鋁合金材料特點，選用功率密度高、線能量易控制及焊接變形量小的脈沖激光熱源，，開展了無填充焊絲和填充焊絲條件下的接頭組織及性能研究。 試驗研究了脈沖激光焊接過程、溫度場分布及接頭成形特點，建立了熔池受力模型，分析了無填充焊絲接頭的微觀組織，探討了接頭缺陷的產(chǎn)生機(jī)理及預(yù)防措施。試驗結(jié)果表明，6082-T6鋁合金脈沖激光焊接過程伴隨金屬蒸汽及焊接煙霧的產(chǎn)生，其中，焊接煙霧的形成與合金中Al和Mg元素的汽化蒸發(fā)有關(guān)；距離焊縫中心1mm~8mm處測點熱循環(huán)曲線峰值溫度分別為1221℃、559℃、335℃、247℃、232℃、203℃、185℃及165℃，越靠近焊縫中心，峰值溫度梯度變化越大，平均升溫速率及冷卻速率越高，1mm測點平均升溫速率達(dá)到566.16℃/s，冷卻速率達(dá)到38.44℃/s，曲線在液相線溫度以上停留時間為2.88s~3.26s。熔池金屬受到脈沖激光沖擊力、金屬蒸汽反作用力、熔池表面張力、保護(hù)氣流吹力、夾具拘束力及液態(tài)金屬自身重力的綜合作用，且受力的形式及大小隨激光能量而變化。無填充焊絲接頭的焊縫區(qū)由單獨脈沖作用形成的粗大柱狀晶區(qū)、多個脈沖共同作用形成的等軸細(xì)晶區(qū)以及過渡區(qū)組成，焊縫區(qū)相組成為-Al固溶體；熱影響區(qū)由低溫固態(tài)相變區(qū)及高溫熔合區(qū)組成；接頭易產(chǎn)生塌陷、飛濺、熱裂紋及氣孔缺陷。 試驗通過單脈沖能量、平均峰值功率密度及光斑重疊率計算，分析了脈沖電流、焊接速度及脈沖波形對接頭成形的影響規(guī)律。工藝參數(shù)對接頭成形的影響包括三個階段：第一階段，接頭未焊透，截面呈半圓形，接頭深寬比值為0.5~0.7；第二階段，接頭臨界焊透，截面呈“V”型，接頭深寬比值增加至0.7~0.9；第三階段，接頭完全焊透，截面呈“U”型，接頭深寬比值下降至0.7~0.8。 試驗通過填充焊絲調(diào)整焊縫成分，其中，填充富Si焊絲（ER4043和ER4047）的接頭焊縫區(qū)由-Al和（-Al+Si）共晶相組成，共晶物呈條狀非連續(xù)態(tài)分布于固溶體的晶界，少量呈顆粒狀或短棒狀分布于晶粒內(nèi)部；填充富Mg焊絲（ER5356）的接頭焊縫區(qū)由-Al和β-Mg2Si金屬間化合物組成。與無填充焊絲時相比，填充焊絲使接頭抗拉強度提高了73%~180%。其中，填充ER4047的接頭抗拉強度最高，為234.26MPa，達(dá)到母材強度的69.19%，斷口呈韌性斷裂；填充ER4043的接頭抗拉強度為207.79MPa，達(dá)到母材強度的61.37%，斷口呈韌性斷裂；填充ER5356的接頭抗拉強度最低，為144.18MPa，達(dá)到母材強度的42.58%，斷口呈脆性與韌性混合斷裂。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG407
【目錄】：

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