旋转激光-电弧复合焊接铝合金气孔抑制作用研究

发布时间：2021-05-25 20:02

　　A6N01S-T5作为高强度可热处理铝合金,其具有低密度、高强度、易加工成形等优良的综合物理性能,现被用于高速列车的车体制造。相比于传统电弧焊接方法,激光-电弧复合焊接技术作为新型焊接技术,结合了激光与电弧两种热源的特性,具有焊接速度快、材料热损伤小、焊接变形小、焊缝表面成形好等优点,因此在高速列车车体铝合金的焊接中具有较强的应用前景。目前的研究表明,铝合金材料在激光焊接过程中存在气孔缺陷,尤其是在非熔透类的焊缝中气孔率较高,这类气孔缺陷的产生与激光焊接过程中的匙孔稳定性密切相关。随着光束成形技术的发展,通过对激光热源施加旋转,可以使匙孔处于较为稳定的状态,从而改善匙孔稳定性。如何在发挥旋转激光-电弧复合焊接优势的情况下,改善铝合金激光焊接过程中工艺型气孔缺陷问题是本文研究的重点。本文通过高速摄像机对A6N01S-T5铝合金焊接过程进行监测,对比了旋转激光-电弧复合焊接与常规激光-电弧复合焊接两种焊接方法下匙孔稳定性,主要观察并统计了匙孔的周期性变化,如闭合次数、飞溅特征、开口直径变化、电流电压等相关数据。通过研究发现,相同时间周期内,旋转激光匙孔比常规激光匙孔的闭合次数更少;旋转激光... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 论文背景及研究意义
    1.2 激光与激光焊接的原理
        1.2.1 激光-电弧复合焊接的提出
        1.2.2 激光与电弧的相互作用
        1.2.3 熔滴过渡行为
        1.2.4 小孔与熔池动态行为
    1.3 铝合金激光-电弧复合焊接时的气孔缺陷
        1.3.1 铝合金焊接气孔缺陷分类
        1.3.2 匙孔的稳定性
        1.3.3 匙孔坍塌模型
        1.3.4 匙孔型气孔的产生
    1.4 摆动激光及其复合焊接研究现状
        1.4.1 摆动激光焊接方法的提出
        1.4.2 国内外综述简析
    1.5 论文主要研究内容
第2章 试验材料与方法
    2.1 试验材料
    2.2 焊接设备及工艺
        2.2.1 焊接设备
        2.2.2 焊接方法及工艺
    2.3 高速摄像与电信号采集设备
    2.4 力学性能测试设备
    2.5 气孔缺陷观察及气孔率分析
第3章 旋转激光-电弧复合焊接堆焊焊缝气孔分布
    3.1 引言
    3.2 平板堆焊焊接工艺参数
    3.3 焊缝表面成形对比
    3.4 焊缝气孔的分布规律
        3.4.1 焊缝气孔的位置分布
        3.4.2 焊缝气孔的形态扫描
    3.5 焊缝气孔率统计
        3.5.1 不同参数下的焊缝气孔率
        3.5.2 旋转参数下的焊缝气孔率
    3.6 焊缝横截面熔深变化与溶质元素分布
        3.6.1 焊缝横截面熔深变化
        3.6.2 焊缝横截面溶质元素分布
    3.7 本章小结
第4章 旋转激光匙孔动态行为和对气孔的抑制作用
    4.1 引言
    4.2 激光焊接过程中匙孔的产生
    4.3 匙孔动态行为的周期性变化
        4.3.1 激光匙孔的周期性运动
        4.3.2 匙孔闭合次数统计分析
        4.3.3 不同参数下匙孔开口直径大小变化
        4.3.4 焊接过程中飞溅特征分析
    4.4 激光-电弧复合焊接过程中的电流电压
        4.4.1 电流电压波形与熔滴过渡形式
        4.4.2 不同激光参数下的电流概率密度
    4.5 旋转激光对气孔形成的抑制作用
        4.5.1 电弧对熔池和匙孔的作用
        4.5.2 旋转激光条件匙孔与熔池的稳定性
    4.6 本章小结
第5章 旋转激光-电弧复合焊接接头组织性能
    5.1 引言
    5.2 试验材料和焊接工艺参数
    5.3 焊缝表面成形和气孔率统计
        5.3.1 焊缝表面成形
        5.3.2 焊缝气孔率的变化
        5.3.3 焊缝金相熔合区宽度分析
    5.4 焊缝拉伸试验和断口分析
        5.4.1 焊缝拉伸力学性能
        5.4.2 焊缝拉伸断口微观分析
    5.5 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]TC4钛合金光纤激光摆动焊抑制小孔型气孔的原因分析[J]. 李坤,王威,单际国,王旭友,陈武柱.  焊接学报. 2016(11)
[2]激光扫描焊接工艺对铝合金焊接气孔率的影响[J]. 周立涛,王旭友,王威,王诗洋.  焊接学报. 2014(10)
[3]铝合金激光-MIG复合焊接气孔缺陷研究[J]. 黎硕,王军,杨上陆,王春明,胡席远,陈志春,唐舵.  应用激光. 2013(06)
[4]大功率光纤激光焊接过程中工艺参数对熔深和气孔的影响[J]. 赵琳,塚本进,荒金吾郎,张岩,田志凌.  中国激光. 2013(11)
[5]双光束激光填丝焊工艺对铝合金焊接气孔率的影响[J]. 雷正龙,李颖,陈彦宾,孙忠绍,张益坤.  焊接学报. 2013(02)
[6]光纤激光焊接5052铝合金镁元素烧损研究[J]. 张宏圭,金湘中,陈根余,张明军,邹宇峰.  激光技术. 2012(06)
[7]高速列车6005A-T6铝合金型材激光-双丝MIG复合焊[J]. 王旭友,雷振,张健,王炎金.  焊接学报. 2012(07)
[8]大功率盘形激光焊飞溅特征分析[J]. 高向东,龙观富,汪润林,Katayama Seiji.  物理学报. 2012(09)
[9]CO2激光-MAG电弧复合焊接工艺参数对熔滴过渡特征和焊缝形貌的影响[J]. 刘双宇,张宏,石岩,刘凤德,刘佳,徐春鹰.  中国激光. 2010(12)
[10]激光深熔焊运动熔池瞬态形成过程数值模拟[J]. 吴冰,巩水利,庞盛永,段爱琴,陈立亮.  焊接学报. 2010(10)

博士论文
[1]高功率光纤激光深熔焊接特性研究[D]. 邹江林.北京工业大学 2014
[2]激光深熔焊接瞬态小孔和运动熔池行为及相关机理研究[D]. 庞盛永.华中科技大学 2011
[3]CO2激光深熔焊不稳定穿孔过程特征与相关机理研究[D]. 段爱琴.华中科技大学 2006
[4]钛合金激光焊接及其熔池流动场数值模拟[D]. 杜汉斌.华中科技大学 2004

硕士论文
[1]CO2激光-MIG复合热源焊接熔滴过渡的行为分析[D]. 刘达樊.哈尔滨工业大学 2006



本文编号：3205926