7A52铝合金厚板窄间隙激光填丝焊接特性及组织性能调控研究

发布时间：2025-04-15 03:59

　　7A52铝合金是装甲车等兵器工业领域广泛应用的Al-Zn-Mg系高强铝合金。实际应用中经常需要进行厚板焊接。目前的焊接以多层多道弧焊工艺为主,存在着焊接接头裂纹倾向大、接头软化严重以及变形大等一系列问题。窄间隙激光填丝焊接综合了窄间隙焊接焊缝窄以及激光焊接热源集中效率高的双重优势,是一种非常适合厚板焊接的方法。目前该方法尚未有应用在7系铝合金的实用研究报道。为此,本文将开展7系铝合金厚板窄间隙激光填丝焊接工艺特性及组织性能调控研究,探索工艺实施的可行性,为实际工程应用奠定基础。本文首先研究了7A52铝合金激光打底焊接工艺。研究了铝合金激光焊中热导焊与深熔焊两种模式与控制参数,确定了深熔焊作为铝合金激光打底焊的有效模式,可以得到可靠的铝合金焊接接头。通过平板堆焊研究,得到了焊接功率、速度以及送丝速度等工艺参数对焊缝成形的影响规律。发现对于焊缝熔深、熔宽,主要影响因素是焊接功率和焊接速度。对于焊缝余高,送丝速度是主要影响因素。为开展后续厚板单道多层激光焊接研究奠定了工艺基础。对7A52铝合金厚板窄间隙激光填丝焊接建立模型进行了有限元模拟,得到了单道四层窄间隙激光填丝焊接过程的温度场和应力场演...

【文章页数】：155 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 高强铝合金焊接方法研究现状
        1.2.1 传统熔化焊
        1.2.2 高能束焊
        1.2.3 搅拌摩擦焊
        1.2.4 复合热源焊
    1.3 高强铝合金窄间隙焊接研究现状
    1.4 激光焊接数值模拟研究现状
        1.4.1 激光焊接热源模型
        1.4.2 厚板多层焊数值模拟
    1.5 课题主要研究内容
第2章 试验材料、设备、方法及坡口设计
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备及试验方法
        2.2.1 试验设备
        2.2.2 试验方法
    2.3 微观组织分析
        2.3.1 金相试样的制备与分析
        2.3.2 扫描电镜分析
        2.3.3 EBSD试样制备及分析
        2.3.4 透射电镜分析
    2.4 接头性能测试
        2.4.1 显微硬度测定
        2.4.2 抗拉强度测试
        2.4.3 X射线衍射焊接应力测试
    2.5 激光焊窄间隙坡口设计
第3章 7A52铝合金激光打底及填丝焊工艺
    3.1 引言
    3.2 7A52铝合金纯激光打底焊
        3.2.1 焊接可行性分析
        3.2.2 焊缝成形与工艺优化
        3.2.3 接头组织特征分析
        3.2.4 接头力学性能分析
    3.3 7A52铝合金激光填丝焊
    3.4 本章小结
第4章 窄间隙激光填丝焊温度场及应力场演变规律
    4.1 引言
    4.2 有限元建模及验证
        4.2.1 激光热源模型与控制方程
        4.2.2 热弹塑性本构关系
        4.2.3 网格的划分及计算条件
        4.2.4 有限元模型的验证
    4.3 接头应力场的演变
        4.3.1 背面残余应力
        4.3.2 正面残余应力
    4.4 局部特征点应力场演变
    4.5 单道多层焊接接头温度场及应力场演变
        4.5.1 温度场分析
        4.5.2 应力场分析
    4.6 接头薄弱环节预测
    4.7 提高焊速后应力场分析
    4.8 本章小结
第5章 窄间隙激光填丝焊接工艺及缺陷控制
    5.1 引言
    5.2 窄间隙激光填丝焊接方法
        5.2.1 窄间隙激光填丝焊接特点
        5.2.2 激光光束对间隙的适应性
    5.3 窄间隙激光填丝焊接缺陷
        5.3.1 未熔合缺陷分析
        5.3.2 气孔缺陷分析
        5.3.3 裂纹缺陷分析
    5.4 缺陷控制及工艺优化
        5.4.1 焊缝熔宽正交试验
        5.4.2 焊缝余高正交试验
        5.4.3 焊缝硬度正交试验
    5.5 本章小结
第6章 窄间隙激光填丝焊接头组织性能调控研究
    6.1 引言
    6.2 焊接接头组织演化
        6.2.1 接头组织演化分析
        6.2.2 接头第二相粒子分析
    6.3 焊接接头晶粒尺寸及取向分析
        6.3.1 母材晶粒组织EBSD分析
        6.3.2 熔合线附近晶粒组织EBSD分析
        6.3.3 焊缝层间晶粒组织EBSD分析
        6.3.4 热影响区晶粒组织EBSD分析
    6.4 焊接接头组织第二相粒子析出过程及作用机理
        6.4.1 填充ER5183接头第二相粒子TEM分析
        6.4.2 填充稀土改进型焊丝接头第二相粒子TEM分析
        6.4.3 填充稀土改进型焊丝接头时效强化TEM分析
    6.5 焊接接头力学性能分析
        6.5.1 接头硬度
        6.5.2 接头拉伸性能
    6.6 窄间隙激光填丝焊与MIG焊接对比研究
    6.7 本章小结
结论
    本文的主要创新性
    后续研究的相关展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：4040037