铝合金负压激光焊熔深增强机制与气孔缺陷抑制机理研究

发布时间：2021-08-24 04:27

　　铝合金由于具有密度小、耐蚀性好、比强度高、成型性能好等优点,在航空航天、船舶、轨道交通等领域被广泛应用。相对于普通激光焊接方法,负压激光焊接能够抑制焊接过程中产生的等离子体金属蒸气羽烟,从而增大焊缝熔深,同时稳定焊接过程并降低焊缝中的焊接缺陷,因此在大厚板成型连接加工上具有广阔的应用前景。本文对厚度为30 mm的5083铝合金进行了负压激光焊接研究,采用模拟与实验相结合的方法研究了降低环境压力对铝合金激光焊接焊缝成形及气孔缺陷的影响规律,对比分析了不同环境压力下激光深熔焊的小孔动态行为及熔池流动特征及其对最终焊缝成形及气孔缺陷的影响,并分析了促进负压激光焊接焊缝熔深增大的机理及负压抑制气孔缺陷的原因,为优化焊接工艺提高铝合金的激光焊接质量提供了参考依据。本文首先进行了铝合金激光焊接实验研究,采用回归分析研究了激光功率、环境压力对焊缝熔深、焊缝深宽比及焊缝纵截面气孔率的影响规律。结果表明,在其他工艺条件均相同的条件下,当环境压力一定时,焊缝熔深随激光功率增大而增大;当激光功率一定时,焊缝熔深随环境压力降低而增大。环境压力一定时,随着激光功率增大,焊缝深宽比变化取决于激光能量增大引起的焊缝... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

焊缝熔深随环境压力变化

上海交通大学硕士学位论文3图1-1焊缝熔深随环境压力变化Fig.1-1Pressuredependenceofthepenetrationdepth[22]为了研究真空和负压对焊缝熔深及焊缝形貌的影响，姜梦等人[26]采用光纤激光器对板厚为20mm的A5083铝合金进行了不同环境压力下的激光焊接实验，其中不同环境压力下的焊缝横截面形貌如图1-2所示。从图中可以看出，随着环境压力降低，焊缝熔深显著增大，在其它条件相同的情况下，当环境压力从101kPa降低到0.01kPa时，焊缝熔深从4.16mm增大到14.96mm，达到常压下的3.5倍，且焊缝横截面形状由传统的倒梯形转变为平行边，焊缝深宽比显著增大。图1-2A5083铝合金激光焊接焊缝横截面形貌随环境压力变化[26]Fig.1-2CrosssectionoftheweldinfiberlaserweldingofA5083aluminumalloyunderdifferentambientpressures

上海交通大学硕士学位论文5图1-3小孔前壁局部蒸发导致小孔不稳定及气孔形成示意图Fig.1-3Schematicillustrationsofporosityformationcausedbykeyholeinstabilityduetolocalizedevaporation[35]图1-4不同环境压力下焊缝纵截面气孔缺陷[20]：（a）常压；（b）103Pa；（c）101Pa；（d）10-1Pa；（e）10-3PaFig.1-4Poredefectsinthelongitudinalsectionoftheweldunderdifferentambientpressures:(a)atmosphericpressre;(b)103Pa;(c)101Pa;(d)10-1Pa;(e)10-3PaCai等人[20]对比分析了A5083铝合金在常压和负压下进行激光焊接的气孔缺陷，图1-4所示为不同环境压力下焊缝纵截面气孔分布情况。由图可以看出环境压力对铝合金激光焊接的气孔缺陷具有非常重要的影响，常压下（图1-4(a)）


本文编号：3359276