本文關(guān)鍵詞：鎂合金TIG焊裂紋形成機(jī)理及氣孔敏感性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《重慶大學(xué)》 2010年

鎂合金薄板激光焊氣孔及裂紋形成機(jī)理研究

鄧彩萍  

【摘要】： 針對鎂合金可焊性差,熔化焊過程中容易出現(xiàn)氣孔和熱裂紋的難題,本文以變形鎂合金AZ31B、AZ61薄板材料為研究對象,采用CO2激光焊方法,圍繞自熔激光對接焊過程中氣孔和裂紋的產(chǎn)生原因、影響因素及防止措施展開了較為系統(tǒng)的試驗研究和理論分析。通過改變焊接速度、激光功率和氣保護(hù)方式等焊接參數(shù),探討了不同焊接條件下接頭對氣孔和裂紋的敏感性規(guī)律。利用金相顯微鏡、電子掃顯微鏡等分析手段對焊接試件進(jìn)行微觀組織和缺陷形貌分析。 試驗結(jié)果表明,當(dāng)激光功率和焊接速度選取在一定范圍時,試驗得到的兩種鎂合金激光焊焊接接頭變形小,成形良好,焊縫狹窄,肉眼觀察下表面連續(xù)均勻且無任何氣孔或裂紋,但通過對接頭試樣進(jìn)行剖面及顯微觀察發(fā)現(xiàn),兩種鎂合金激光焊接頭的焊縫中均發(fā)現(xiàn)有氣孔存在。氣孔數(shù)量總體上呈分散分布,焊縫底部氣孔尺寸相對較小,而較大尺寸氣孔大多沿熔合線分布,氣孔形狀呈比較規(guī)則的圓形,也有少數(shù)呈橢圓形,而激光焊中往往容易因“匙孔”不穩(wěn)定造成的渦流狀氣孔則未能觀察到。氣孔率對焊接速度有一定的敏感性,但對激光功率的敏感性不大。焊前工件的預(yù)熱、表面清理的程度以及工藝參數(shù)的優(yōu)化,都可以一定程度上降低焊縫中的氣孔率。AZ61的含鋁量高于AZ31B,液-固相溫度區(qū)間大從而導(dǎo)致析出的氫多,故相同焊接條件下AZ61焊接試樣焊縫的氣孔率略高于AZ31B焊接試樣。 試驗還發(fā)現(xiàn),所研究的兩種鎂合金在激光焊條件下均存在一定程度的熱裂紋敏感性。在不同焊接條件下得到的AZ31B、AZ61激光焊試件的焊縫中均發(fā)現(xiàn)有少量細(xì)小的結(jié)晶裂紋,沿著焊縫中的枝晶狀的交界處發(fā)生和發(fā)展。此外,在部分AZ61焊接試件中觀察到具有開叉形態(tài)焊縫結(jié)晶裂紋以及焊接熱影響區(qū)液化裂紋,而在相同焊接條件下得到的AZ31B焊接試件中卻未能被觀察到同樣的裂紋。這表明AZ61合金的熱裂紋敏感性則明顯高于AZ31B合金。 結(jié)合本試驗結(jié)果和有關(guān)鎂合金焊接氣孔和裂紋的國內(nèi)外研究理論,對變形鎂合金薄板激光焊接頭中出現(xiàn)氣孔和裂紋的機(jī)理進(jìn)行了較為深入地分析和討論。最后總結(jié)認(rèn)為,鎂合金激光焊焊縫中的產(chǎn)生氣孔主要原因是氫在焊縫熔池中的溶解度在冷卻過程中急劇下降,導(dǎo)致氫大量析出并產(chǎn)生氣泡,當(dāng)氣泡來不及逸出,就留在焊縫中形成了氣孔。氣泡的形成過程包括產(chǎn)生、長大、逸出這三個過程。母材中的氫原子和氫分子都對產(chǎn)生氣孔有一定的影響。鎂合金因為蒸汽壓力高,表面張力大,激光焊中匙孔穩(wěn)定性對氣孔的形成影響不大。 鎂合金激光焊焊縫產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的原因是鎂合金中的鋁、鎂等合金元素與鎂生成低熔共晶體,在焊縫凝固過程中形成熔點較低的液態(tài)薄膜,因為鎂合金導(dǎo)熱快,熱脹系數(shù)大,低熔點的液態(tài)薄膜在焊接拉應(yīng)力的作用下發(fā)生了開裂,產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。液化裂紋的產(chǎn)生機(jī)理與焊縫結(jié)晶裂紋相似,即同樣是在低熔點的液態(tài)薄膜的形成和焊接拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生。不同的是液化裂紋中的液態(tài)薄膜是因為近縫區(qū)的母材在焊接加熱的條件下晶界低熔共晶物的重新熔化產(chǎn)生的。而AZ61合金中的Al含量較高,帶來焊縫結(jié)晶溫度區(qū)間增大效應(yīng),則是造成AZ61合金的焊接熱裂紋敏感性明顯高于AZ31B合金的主要原因。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TG456.7
【目錄】：

中文摘要3-5

英文摘要5-9

1 緒論9-20

1.1 前言9-10

1.2 鎂及鎂合金概述10-12

1.2.1 鎂合金的種類10-11

1.2.2 鎂合金的特點11-12

1.2.3 鎂合金的應(yīng)用12

1.3 鎂合金的焊接特點12-13

1.4 鎂合金的焊接方法13-15

1.4.1 鎢極氬弧焊（TIG 焊）13

1.4.2 激光焊13-14

1.4.3 激光復(fù)合焊14

1.4.4 攪拌摩擦焊14-15

1.4.5 釬焊15

1.5 鎂合金焊接的研究現(xiàn)狀15-18

1.5.1 焊接接頭的組織特征15-16

1.5.2 焊接過程中的問題與缺陷16-18

1.6 本文的研究意義及研究內(nèi)容18-20

2 試驗方法及過程20-28

2.1 實驗方法20-25

2.1.1 試驗材料20

2.1.2 焊接接頭設(shè)計20

2.1.3 焊接工藝參數(shù)的選擇20-22

2.1.4 試驗設(shè)備22-23

2.1.5 試驗過程23-25

2.2 鎂合金的焊縫成形25-27

2.3 本章小結(jié)27-28

3 鎂合金激光焊氣孔問題分析28-48

3.1 焊縫氣孔特征分析28-29

3.2 氣孔形成機(jī)理分析29-38

3.2.1 匙孔不穩(wěn)定引起的氣孔29-31

3.2.2 氫氣孔31-38

3.3 氣孔敏感性研究38-43

3.3.1 合金元素的影響39-40

3.3.2 焊接工藝的影響40-43

3.4 氣孔的防止措施43-46

3.4.1 母材中的氫43-44

3.4.2 表面清理44-45

3.4.3 氣體保護(hù)45-46

3.5 本章小結(jié)46-48

4 鎂合金激光焊裂紋問題分析48-57

4.1 鎂合金焊縫結(jié)晶裂紋48-53

4.1.1 結(jié)晶裂紋特征48-50

4.1.2 結(jié)晶裂紋機(jī)理分析50-53

4.2 鎂合金熱影響區(qū)液化裂紋53-55

4.2.1 液化裂紋特征53-54

4.2.2 液化裂紋機(jī)理分析54-55

4.3 鎂合金激光焊裂紋防止措施55-56

4.4 本章小結(jié)56-57

5 結(jié)論與展望57-59

5.1 結(jié)論57-58

5.2 研究展望58-59

致謝59-60

參考文獻(xiàn)60-64

附錄64

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9 王國振;王春明;王軍;楊上陸;胡席遠(yuǎn);;工藝參數(shù)對鋁合金激光填絲搭接焊縫成形的影響[A];第十六次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

10 孟憲國;;關(guān)于大型電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的焊接設(shè)計[A];中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會鍋爐鋼結(jié)構(gòu)分會論文集（第三期·2009年）[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔡祖光;[N];中國建材報;2006年

2 焊工決賽副總裁判長 張遠(yuǎn)溫 焊工決賽裁判 范紹林;[N];中國職工科技報;2006年

3 翟俊甫 翟平國;[N];中國水利報;2003年

4 岳華;[N];中國石化報;2010年

5 木林;[N];中國電力報;2004年

6 王輝;[N];中國質(zhì)量報;2007年

7 本報記者 蔡水才;[N];閩南日報;2006年

8 公秀峰;[N];中國質(zhì)量報;2003年

9 周燁斌 王洪暉;[N];世界金屬導(dǎo)報;2011年

10 聶小武 佘才桃;[N];江西日報;2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 白慶華;隨焊錘擊應(yīng)力場數(shù)值模擬的研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

2 曾志;復(fù)雜鋁合金結(jié)構(gòu)焊接應(yīng)力與變形行為研究[D];天津大學(xué);2009年

3 宋以國;多焊縫管板結(jié)構(gòu)焊接工藝與殘余應(yīng)力分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

4 梅麗芳;汽車白車身零部件激光三維切割與搭接焊研究[D];湖南大學(xué);2010年

5 楊璟;鋁合金激光深熔焊接過程行為與缺陷控制研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2011年

6 朱強;CLAM鋼TIG焊接接頭性能及其在液態(tài)鋰鉛中腐蝕行為研究[D];江蘇大學(xué);2011年

7 李兵;6063鋁合金薄板攪拌摩擦焊接工藝及機(jī)理的研究[D];東北大學(xué);2009年

8 朱加雷;核電廠檢修局部干法自動水下焊接技術(shù)研究[D];北京化工大學(xué);2010年

9 余陽春;激光填絲焊的焊絲熔入行為及工藝研究[D];華中科技大學(xué);2010年

10 董鵬;異種合金激光深熔釬焊機(jī)理與技術(shù)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄒斌;鋼結(jié)構(gòu)工程焊縫無損檢測技術(shù)應(yīng)用研究[D];南昌大學(xué);2010年

2 高翔;公路鋼橋焊縫超聲波檢測標(biāo)準(zhǔn)研究[D];長安大學(xué);2012年

3 趙歲花;CCASS焊縫建模及超聲檢測數(shù)值模擬研究[D];大連理工大學(xué);2011年

4 張恒;5052鋁合金激光焊接焊縫及其氣孔研究[D];湖南大學(xué);2013年

5 王國振;5754鋁合金激光填絲搭接焊縫成形及氣孔的研究[D];華中科技大學(xué);2012年

6 徐火青;鋁制儲液罐脈沖MIG焊實驗分析及數(shù)值模擬研究[D];重慶大學(xué);2012年

7 沈璇璇;熱塑性塑料激光透射焊接的實驗研究和溫度場模擬[D];蘇州大學(xué);2011年

8 張振宇;工藝參數(shù)對攪拌摩擦焊接頭成形影響機(jī)理的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

9 肖馮;機(jī)車車輛焊接結(jié)構(gòu)熱成型仿真[D];西南交通大學(xué);2011年

10 韓文興;鎳基合金（Inconel625）的脈沖焊接工藝與焊縫微觀組織的研究[D];河北科技大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：鎂合金TIG焊裂紋形成機(jī)理及氣孔敏感性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：241362