鋁合金車身可有效減少車輛重量,降低能耗。自動化的激光焊接更是極大提高了汽車制造業(yè)的生產(chǎn)效率。鋁合金薄板搭接激光擺動焊接新工藝在汽車制造業(yè)中得到越來越多的應(yīng)用。但是,在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn),焊縫很容易出現(xiàn)凝固裂紋,嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全可靠性。通過建立鋁合金薄板搭接激光擺動焊接的熱力耦合模型,對凝固裂紋出現(xiàn)與否時(shí)的溫度場和應(yīng)變場分布特點(diǎn)加以對比,建立凝固裂紋對應(yīng)的工藝條件判據(jù),對于實(shí)現(xiàn)鋁合金薄板搭接激光擺動焊接工藝優(yōu)化具有重要意義。本文利用有限元分析軟件ANSYS,充分考慮功率調(diào)制下激光擺動焊接工藝的過程特點(diǎn),采用指數(shù)型遞增的高斯柱狀熱源,預(yù)設(shè)不同工藝參數(shù)下的焊縫形貌,根據(jù)功率調(diào)制及相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)置熱源載荷的加載位置和載荷步長。同時(shí)綜合考慮了材料的高溫?zé)崃W(xué)性能、應(yīng)力松弛狀態(tài)、相變潛熱、凝固收縮等一系列問題,建立了 6016薄板鋁合金搭接接頭激光擺動焊接的熱力分析數(shù)值模型。提取了不同工藝參數(shù)條件下的數(shù)值計(jì)算結(jié)果中的熔合線并與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證了數(shù)值模型的準(zhǔn)確性,揭示了功率調(diào)制下激光擺動焊接的溫度場和應(yīng)變場的分布規(guī)律。提取了激光擺動焊接的溫度場與應(yīng)變場計(jì)算結(jié)果,溫度場結(jié)果顯示,熔池前方形狀隨... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２單道焊接（ａ）與重復(fù)焊接（ｂ）部分晶粒的￡８５０圖［２１］??４??

第１章前言??６．０｜?????■常規(guī)焊：１，２，３?ＦＣ＊?￣??４．０－隨焊激冷：４，５，６?．?３?／??？?１，４?－?Ｘ?＝?１０?ｍｍ??２．?〇?－?２，?５?－?Ｘ?＝?７５?ｍｍ?Ｉ??？?＾?３．６－Ｘ?＝?１４〇ｍｍ??？＞?５??么?Ａ?Ｉ?＾?＾?＾?＞?＊?？?？?？??—ｏ．?０??〇?５?１０?１５?２０?２５?３０?３５?４０?４５??ｔ／ｓ??圖１－１焊縫中心各處的塑性應(yīng)變循環(huán)曲線??２０１１年，溫鵬等人建立了奧氏體不銹鋼ＳＵＳ３４７環(huán)形結(jié)構(gòu)激光焊接的三維有??限元熱力分析模型，對焊接溫度場和應(yīng)變場進(jìn)行了計(jì)算，研宄表明重疊焊接降低??了焊縫金屬的在凝固溫度區(qū)間的冷卻速率，使得產(chǎn)生熱裂紋的驅(qū)動力較低，但是??圖１－２?（ｂ）中重復(fù)焊接部分晶粒明顯較圖１－２?Ｃａ）中單道焊接的晶粒粗大，而??晶粒粗大才是導(dǎo)致凝固熱裂紋產(chǎn)生的主要原因［２１］。??幽??圖１－２單道焊接（ａ）與重復(fù)焊接（ｂ）部分晶粒的￡８５０圖［２１］??４??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??２０１３年，吳愛民在已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了激光焊接鋁合金熱裂紋??預(yù)測數(shù)學(xué)模型，通過對建立的四種不同的數(shù)學(xué)模型：逐步回歸模型、線性模型、??純二次模型、交叉模型進(jìn)行理論計(jì)算，并提取了四種數(shù)學(xué)模型的預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)??結(jié)果進(jìn)行對比見圖１－３，圖中顯示運(yùn)用逐步回歸模型預(yù)測得到的結(jié)果最為符合實(shí)??驗(yàn)結(jié)果??ｊ?￣￣Ｉ?■?￣￣ｊ?？?■■■?？??￣ｅ???ｒ??ｓ＊?［戛二次預(yù)ｑ??丨《?〒翥?ｓ?＂??ｓ？．?．??ｗ?一?一ｓｎ?，?￣??＞交叉＃線性預(yù)測丨??——ｉ——ｉ——＾——＾——＾￣——ｔ——？——ｓ——１??ｆｔｌｉｓｔ??圖１－３四種數(shù)學(xué)模型預(yù)測結(jié)果比較圖［２２］??２０１４年，劉江維等人建立了針對ＡＡ６０６３－Ｔ６鋁合金激光點(diǎn)焊過程的二維數(shù)??值模型，以橫向機(jī)械應(yīng)變?yōu)榕袚?jù)，研宄了不同焊接工藝條件下凝固裂紋的敏感性。??實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果均表明，凝固裂紋容易發(fā)生在焊縫頂面的中部附近，如圖１－４所??示。此外，裂紋敏感性隨著激光功率的增大而增加［２３，２４］。??圖１－４板厚３?ｍｍ的ＡＡ６０６３－Ｔ６鋁合金激光點(diǎn)焊中激光功率對裂紋敏感性的影響ａ俯視圖；??ｂ側(cè)視圖的??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]TC4鈦合金光纖激光擺動焊抑制小孔型氣孔的原因分析[J]. 李坤,王威,單際國,王旭友,陳武柱.  焊接學(xué)報(bào). 2016(11)
[2]激光焊接鋁合金熱裂紋預(yù)測數(shù)學(xué)模型研究[J]. 吳愛民,張健,郭亮,張慶茂,夏琪.  應(yīng)用激光. 2013(02)
[3]激光深熔焊體積熱源模型計(jì)算精度的比較[J]. 胥國祥,鹿啟權(quán).  焊接. 2012 (04)
[4]轎車車身結(jié)構(gòu)輕量化[J]. 張國勝,周超,崔海濤,陳野.  公路交通科技. 2012(01)
[5]環(huán)形結(jié)構(gòu)激光焊接凝固熱裂紋的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬[J]. 溫鵬,荻崎賢二,山本元道.  金屬學(xué)報(bào). 2011(10)
[6]幾種6000系汽車板鋁合金的結(jié)晶相[J]. 劉宏,趙剛,劉春明,左良.  東北大學(xué)學(xué)報(bào). 2005(11)
[7]等離子MIG焊接鋁合金的規(guī)范優(yōu)化及組織分析[J]. 田云,李德元,董曉強(qiáng),王赫瑩,趙春元.  沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2004(05)
[8]隨焊激冷防止高強(qiáng)鋁合金焊接熱裂紋的數(shù)值模擬[J]. 郭紹慶,徐文立,李曉紅,田錫唐.  材料科學(xué)與工藝. 1999(S1)
[9]激光深熔焊傳熱模型的研究[J]. 劉建華,李志遠(yuǎn),胡倫驥,賀禮,張立文.  激光技術(shù). 1995(01)

博士論文
[1]Al-Mg-Si合金激光焊接凝固裂紋形成機(jī)理研究[D]. 王小杰.上海交通大學(xué) 2015
[2]紫銅厚板GTAW熱裂紋形成機(jī)理及抑制研究[D]. 李一楠.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[3]激光+GMAW-P復(fù)合熱源焊焊縫成形的數(shù)值模擬[D]. 胥國祥.山東大學(xué) 2009

碩士論文
[1]鋁合金擺動激光焊熔池?zé)釄雠c流場研究[D]. 郝雨.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018



本文編號：3423372