铝与镍合金的真空环境激光焊接特性研究

发布时间：2017-04-15 17:00

  本文关键词：铝与镍合金的真空环境激光焊接特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铝合金激光焊接过程中易产生等离子体,造成激光能量衰减及匙孔的不稳定,进而降低焊缝熔深及产生气孔;而高温镍合金由于其流动性差,在激光焊接中等离子体不稳定,焊缝难于成形。真空环境可以有效的抑制等离子体的生成,获得大深宽比的焊缝,故而本文以铝合金与镍基高温合金为研究对象,研究两种材料的真空激光焊接特性。本文以6mm厚和10mm厚A5083铝合金、10mm厚的镍基高温合金为研究对象,对比研究了真空环境与大气环境下激光焊接特性,包括焊缝成形、等离子体形貌、气孔率和力学性能等。研究结果发现在真空环境可以获得更大的熔深,焊缝表面光亮、无氧化,气孔率极低,焊接时无等离子体,过程稳定。进一步,以铝合金材料为研究对象,系统研究了真空度对铝合金激光焊接熔深、等离子体形态、气孔率的影响规律。研究结果表明,随着真空度的提高,熔深增大,等离子体体积减小并且稳定性提高,焊缝气孔率降低,力学性能有所增强。对于不同的材料进行激光焊接时,都存在一个较低的临界真空度101Pa,当真空度超过此值时,真空度对焊接质量的影响变化不大,并且该临界值的大小与材料的种类和激光功率的关系不大。由此证明了激光焊接在低真空环境下即可实现焊接质量的显著改善。最后,本文从真空环境下粒子碰撞特征、散热问题和对金属材料沸点变化等方面阐述了真空度对金属材料激光焊接特性产生显著影响的原因;从真空度对金属材料挥发速率的影响和等离子体中电子密度的变化等角度来揭示临界真空度存在的相关原因。
【关键词】：真空环境 焊缝成形 等离子体 气孔率 临界真空度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9
• 1.2 铝合金激光焊接特性9-11
• 1.3 镍基高温合金焊接特性11-13
• 1.4 真空激光焊接特性13-18
• 1.5 本文主要研究内容18-19
• 第2章 试验材料与研究方法19-24
• 2.1 试验材料与设备19-21
• 2.1.1 试验材料19-20
• 2.1.2 试验设备20-21
• 2.2 试验方法21-22
• 2.3 分析方法22-24
• 2.3.1 宏观组织分析22
• 2.3.2 力学性能试样制备22-23
• 2.3.3 焊缝质量检验23-24
• 第3章 真空环境与大气环境下激光焊接特性比较研究24-36
• 3.1 引言24
• 3.2 铝合金真空与大气环境激光焊接特性比较研究24-28
• 3.2.1 焊缝外观成形的比较24-25
• 3.2.2 焊缝横截面的比较25-26
• 3.2.3 等离子体形貌的比较26-28
• 3.2.4 焊缝气孔率的比较28
• 3.3 镍合金真空与大气环境下激光焊接特性比较研究28-34
• 3.3.1 大气环境下激光焊接的焊缝成形28-33
• 3.3.2 真空环境下的激光焊接特性33-34
• 3.4 本章小结34-36
• 第4章 真空度对铝合金激光焊接特性的影响36-53
• 4.1 引言36
• 4.2 真空度对铝合金激光焊焊缝成形的影响36-38
• 4.2.1 对焊缝表面成形的影响36-37
• 4.2.2 对焊缝熔深熔宽的影响37-38
• 4.3 真空度对等离子体特征的影响38-41
• 4.3.1 对铝合金激光焊等离子体尺寸的影响38-40
• 4.3.2 对等离子体稳定性的影响40-41
• 4.4 真空度对铝合金激光焊气孔率的影响41-42
• 4.5 真空度对铝合金焊缝力学性能的影响42-46
• 4.5.1 真空度对抗拉强度的影响42-43
• 4.5.2 断裂方式分析43
• 4.5.3 断口形貌分析43-44
• 4.5.4 断口中的气孔分析44-46
• 4.6 临界真空度的确定及影响因素探究46-51
• 4.6.1 材料种类对临界真空度的影响46-49
• 4.6.2 激光功率对临界真空度的影响49-51
• 4.7 本章小结51-53
• 第5章 真空度对金属材料焊接特性的影响原因分析53-64
• 5.1 引言53
• 5.2 真空度对焊缝成形的影响原因分析53-55
• 5.2.1 对气体分子密度的影响53-54
• 5.2.2 对金属沸点的影响54-55
• 5.2.3 真空环境的传热特性分析55
• 5.3 真空度对等离子体特征影响的原因分析55-58
• 5.4 真空度对激光焊接熔深的影响原因分析58-59
• 5.5 真空度对气孔率的影响原因分析59-60
• 5.6 临界真空度的存在原因分析60-63
• 5.6.1 真空度与金属元素挥发速率的关系60-61
• 5.6.2 真空度与等离子体中电子密度的关系61-63
• 5.7 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69

【参考文献】

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1 庞铭;郑彩云;刘秀波;虞钢;;K418与42CrMo异种金属激光深熔焊接[J];焊接学报;2007年09期

2 苗玉刚;李俐群;陈彦宾;吴林;;铝合金激光—电弧双面焊接头特征分析[J];焊接学报;2007年12期

3 陈彦宾;苗玉刚;李俐群;吴林;;铝合金激光-钨极氩弧双面焊的焊接特性[J];中国激光;2007年12期

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本文编号：308818