交变磁场对钢/铝异种金属激光对接焊接头性能的影响
发布时间：2021-03-07 01:48
汽车轻量化是当前汽车发展的新趋势,采用轻质材料是实现轻量化最有效的手段,而钢/铝异种金属之间的连接是实现轻量化的措施之一。激光焊接具有能量密度高、热影响区小以及自动化程度高等优点,是钢/铝理想的焊接方法。由于钢/铝材料物理和化学性质存在较大差异,钢/铝在焊接过程中易产生气孔、裂纹等缺陷,且会形成Fe/Al脆性金属间化合物,从而降低接头质量。因此改善钢/铝焊接缺陷、减少焊接过程产生的Fe/Al脆性化合物的数量成为激光焊接需要解决的技术问题。本文选取6061铝合金板和DC51D+AZ镀锌钢板为研究对象,设计了交变磁场辅助激光添加粉末熔钎焊试验,研究交变磁场对钢/铝接头焊缝成形、力学性能、断口形貌及金属间化合物的影响,本文的主要研究内容如下:（1）相关理论:介绍了激光与材料相互作用时金属对激光的吸收机制,探索了焊接时提高激光吸收率的添加粉末焊接方法,分析了添加粉末焊接的过程及粉末提高激光吸收率的原因,研究了填充粉末熔钎焊时钎料润湿和铺展的过程,最后阐释了电磁感应原理及磁场对接头焊接性能影响的机理。（2）相关实验:构建了满足实验要求的交变磁场辅助焊接装置,利用光纤激光器对6061铝合金板和DC...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 钢/铝异种金属的焊接难点
1.3 钢/铝异种金属焊接技术
1.3.1 钢/铝异种金属焊接方法
1.3.2 激光熔钎焊技术
1.3.3 激光填充粉末熔钎焊
1.4 磁场辅助激光焊接技术
1.4.1 磁场辅助激光焊接的意义
1.4.2 辅助磁场的种类
1.4.3 磁场辅助激光焊接的研究现状
1.5 Fe/Al脆性化合物研究现状
1.6 本文研究的主要内容
第二章 磁场辅助激光填充粉末熔钎焊相关理论
2.1 激光与金属相互作用
2.1.1 金属对激光能量的反射与吸收
2.1.2 激光对金属的加热
2.2 填充粉末激光焊接的过程
2.3 钎焊原理
2.3.1 钎料的润湿与铺展
2.3.2 金属与液态钎料间的作用
2.4 磁场辅助加工技术
2.4.1 电磁辅助焊接的工作原理
2.4.2 交变磁场辅助焊接工艺理论
2.5 本章小结
第三章 交变磁场对钢/铝异种金属焊缝性能的影响
3.1 试验材料
3.2 试验设备
3.2.1 激光设备
3.2.2 交变磁场辅助装置
3.3 试验方法
3.3.1 焊前准备
3.3.2 试验方法
3.3.3 实验分析测试方法
3.4 实验结果分析
3.4.1 焊缝表面成形
3.4.2 磁场的搅拌作用
3.4.3 焊缝缺陷
3.4.4 显微硬度
3.4.5 拉伸力学性能
3.4.6 焊接接头的拉伸断口形貌
3.5 本章小结
第四章 钢/铝界面金属间化合物产生机理研究
4.1 钢/铝异种金属界面反应热力学理论
4.2 钢/铝异种金属界面反应动力学
4.3 钢/铝化合物生长行为描述
4.4 磁场对钢/铝异种金属界面化合物研究
4.5 钢/铝异种金属间化合物对力学性能的影响
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及其他科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢/铝异种金属激光焊接头界面特性的研究[J]. 王晓虹,谷晓燕,孙大千. 机械工程学报. 2017(04)
[2]304不锈钢/铝扩散焊接界面组织与性能[J]. 史珂轲,刘德义,任瑞铭. 大连交通大学学报. 2014(05)
[3]钢/铝异种金属激光填丝熔钎焊对接接头组织与性能分析[J]. 高伟,阎启,黄坚. 中国激光. 2014(06)
[4]汽车轻量化技术的研究与进展[J]. 范子杰,桂良进,苏瑞意. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[5]电磁搅拌辅助激光沉积成形钛合金试验研究[J]. 钦兰云,杨光,卞宏友,王维,任宇航. 中国激光. 2014(03)
[6]铝-钢异种材料连接技术研究进展——钎焊及熔钎焊[J]. 何欢,杨春利,林三宝,范成磊,张玉岐. 焊接. 2013(10)
[7]铝合金/钢异种金属熔-钎焊研究现状[J]. 孙玉萍,韩磊,李先芬. 现代焊接. 2013(08)
[8]异种合金激光熔钎焊研究进展(邀请论文)[J]. 肖荣诗,董鹏,赵旭东. 中国激光. 2011(06)
[9]压铸镁合金激光焊气孔形成规律及原因[J]. 张婧,单际国,温鹏,任家烈. 中国激光. 2011(06)
[10]异种合金激光熔钎焊技术的现状与展望[J]. 陈树海,黄继华,陈彦宾,李俐群. 焊接. 2011 (04)
博士论文
[1]铝合金/不锈钢热丝TIG熔-钎焊接头组织与性能研究[D]. 何欢.哈尔滨工业大学 2014
[2]铝合金/不锈钢预涂层TIG熔—钎焊特性与界面行为研究[D]. 宋建岭.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]不锈钢激光-MIG复合焊接熔滴过渡行为研究[D]. 苏沚汀.天津大学 2014
[2]压铸镁合金熔化焊接气孔的形成机理及消除措施[D]. 杜娟.重庆大学 2014
[3]Ag、Cu的添加对Zn-Al系钎料性能的影响[D]. 孔聪.合肥工业大学 2014
[4]钢/铝激光填粉焊组织性能及界面行为研究[D]. 彭艳.湖南大学 2013
[5]新型高硅铝合金的钎焊工艺研究[D]. 侯玲.合肥工业大学 2012
[6]激光焊接钢铝金属间化合物力学性质及组织性能研究[D]. 彭利.湖南大学 2012
[7]基于电磁热力耦合控制焊接冷裂纹机理研究[D]. 李金柱.哈尔滨工业大学 2011
[8]磁场作用下镁合金焊接性的研究[D]. 贾华.沈阳工业大学 2010
[9]高速激光打孔加工的技术研究[D]. 田瑞生.长春理工大学 2008
[10]长脉冲激光与金属相互作用分析[D]. 王洋.长春理工大学 2008
本文编号：3068187
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 钢/铝异种金属的焊接难点
1.3 钢/铝异种金属焊接技术
1.3.1 钢/铝异种金属焊接方法
1.3.2 激光熔钎焊技术
1.3.3 激光填充粉末熔钎焊
1.4 磁场辅助激光焊接技术
1.4.1 磁场辅助激光焊接的意义
1.4.2 辅助磁场的种类
1.4.3 磁场辅助激光焊接的研究现状
1.5 Fe/Al脆性化合物研究现状
1.6 本文研究的主要内容
第二章 磁场辅助激光填充粉末熔钎焊相关理论
2.1 激光与金属相互作用
2.1.1 金属对激光能量的反射与吸收
2.1.2 激光对金属的加热
2.2 填充粉末激光焊接的过程
2.3 钎焊原理
2.3.1 钎料的润湿与铺展
2.3.2 金属与液态钎料间的作用
2.4 磁场辅助加工技术
2.4.1 电磁辅助焊接的工作原理
2.4.2 交变磁场辅助焊接工艺理论
2.5 本章小结
第三章 交变磁场对钢/铝异种金属焊缝性能的影响
3.1 试验材料
3.2 试验设备
3.2.1 激光设备
3.2.2 交变磁场辅助装置
3.3 试验方法
3.3.1 焊前准备
3.3.2 试验方法
3.3.3 实验分析测试方法
3.4 实验结果分析
3.4.1 焊缝表面成形
3.4.2 磁场的搅拌作用
3.4.3 焊缝缺陷
3.4.4 显微硬度
3.4.5 拉伸力学性能
3.4.6 焊接接头的拉伸断口形貌
3.5 本章小结
第四章 钢/铝界面金属间化合物产生机理研究
4.1 钢/铝异种金属界面反应热力学理论
4.2 钢/铝异种金属界面反应动力学
4.3 钢/铝化合物生长行为描述
4.4 磁场对钢/铝异种金属界面化合物研究
4.5 钢/铝异种金属间化合物对力学性能的影响
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及其他科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢/铝异种金属激光焊接头界面特性的研究[J]. 王晓虹,谷晓燕,孙大千. 机械工程学报. 2017(04)
[2]304不锈钢/铝扩散焊接界面组织与性能[J]. 史珂轲,刘德义,任瑞铭. 大连交通大学学报. 2014(05)
[3]钢/铝异种金属激光填丝熔钎焊对接接头组织与性能分析[J]. 高伟,阎启,黄坚. 中国激光. 2014(06)
[4]汽车轻量化技术的研究与进展[J]. 范子杰,桂良进,苏瑞意. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[5]电磁搅拌辅助激光沉积成形钛合金试验研究[J]. 钦兰云,杨光,卞宏友,王维,任宇航. 中国激光. 2014(03)
[6]铝-钢异种材料连接技术研究进展——钎焊及熔钎焊[J]. 何欢,杨春利,林三宝,范成磊,张玉岐. 焊接. 2013(10)
[7]铝合金/钢异种金属熔-钎焊研究现状[J]. 孙玉萍,韩磊,李先芬. 现代焊接. 2013(08)
[8]异种合金激光熔钎焊研究进展(邀请论文)[J]. 肖荣诗,董鹏,赵旭东. 中国激光. 2011(06)
[9]压铸镁合金激光焊气孔形成规律及原因[J]. 张婧,单际国,温鹏,任家烈. 中国激光. 2011(06)
[10]异种合金激光熔钎焊技术的现状与展望[J]. 陈树海,黄继华,陈彦宾,李俐群. 焊接. 2011 (04)
博士论文
[1]铝合金/不锈钢热丝TIG熔-钎焊接头组织与性能研究[D]. 何欢.哈尔滨工业大学 2014
[2]铝合金/不锈钢预涂层TIG熔—钎焊特性与界面行为研究[D]. 宋建岭.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]不锈钢激光-MIG复合焊接熔滴过渡行为研究[D]. 苏沚汀.天津大学 2014
[2]压铸镁合金熔化焊接气孔的形成机理及消除措施[D]. 杜娟.重庆大学 2014
[3]Ag、Cu的添加对Zn-Al系钎料性能的影响[D]. 孔聪.合肥工业大学 2014
[4]钢/铝激光填粉焊组织性能及界面行为研究[D]. 彭艳.湖南大学 2013
[5]新型高硅铝合金的钎焊工艺研究[D]. 侯玲.合肥工业大学 2012
[6]激光焊接钢铝金属间化合物力学性质及组织性能研究[D]. 彭利.湖南大学 2012
[7]基于电磁热力耦合控制焊接冷裂纹机理研究[D]. 李金柱.哈尔滨工业大学 2011
[8]磁场作用下镁合金焊接性的研究[D]. 贾华.沈阳工业大学 2010
[9]高速激光打孔加工的技术研究[D]. 田瑞生.长春理工大学 2008
[10]长脉冲激光与金属相互作用分析[D]. 王洋.长春理工大学 2008
本文编号：3068187
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