铝合金激光填丝焊缺陷分析及改进措施研究

发布时间：2017-05-04 02:03

  本文关键词：铝合金激光填丝焊缺陷分析及改进措施研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：激光填丝焊是铝合金常用的焊接技术,通过填丝可以降低对母材装配精度的要求,同时通过添加所需的合金元素,可以改善焊缝的组织和性能。但由于焊丝对熔池和匙孔造成的冲击,以及铝合金焊丝对激光的反射,会使得焊缝容易出现表面成型不良及气孔等缺陷。为此,本文基于高速摄像系统和X射线透射系统对铝合金激光填丝焊过程中熔池表面、内部特性进行了分析,系统研究了铝合金激光填丝焊中常见的焊缝表面缺陷及气孔缺陷的影响因素。并针对气孔产生的本质原因,提出了焊丝预熔的激光填丝焊新方法。首先,对焊缝成型缺陷的影响因素进行了研究。研究结果表明,焊丝位置和母材间隙对焊缝表面成型影响较大。焊缝表面的不连续缺陷是由于光-丝间距过大造成;焊缝的不对称缺陷是由于焊丝偏移量过大造成;焊缝表面凹凸不平、下塌以及焊漏缺陷是由于母材间隙变大或不均匀造成。其次,对焊缝气孔缺陷的影响因素进行了研究。试验研究了不同工艺参数对熔池特性的影响,以及熔池流动行为与气泡运动特性之间的相关性。研究结果表明,填丝会影响匙孔的稳定性,增加焊缝中气孔的数量,后送丝时焊缝中的气孔更多;较小的送丝角度有利于减小焊丝对匙孔的冲击,降低焊缝中的气孔数量;熔池中的气泡运动规律与熔池中的液态金属流动特性具有密切相关性,低速焊时熔池中的液态金属呈螺旋状自下向上流动,高速焊时熔池中的液态金属沿匙孔后壁呈直线自下向上流动,加速了气泡的逸出,显著降低了焊缝中的气孔数量。最后,提出了电弧预熔激光填丝焊和激光预熔双焦点填丝焊新方法,通过TIG电弧或激光的预熔作用,使焊丝以液态形式流入熔池中,有效减小了焊丝对匙孔的冲击,显著降低了焊缝气孔率。
【关键词】：铝合金 激光填丝焊 焊接缺陷 气孔 焊丝预熔
【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
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-20
• 1.2.1 铝合金激光填丝焊技术11-12
• 1.2.2 铝合金激光焊接的气孔缺陷12-14
• 1.2.3 热丝焊技术14-17
• 1.2.4 双焦点焊接技术17-20
• 1.3 国内外研究现状简析20
• 1.4 课题主要研究内容20-22
• 第2章 试验设备与方法22-28
• 2.1 引言22
• 2.2 试验材料22
• 2.2.1 母材22
• 2.2.2 焊丝22
• 2.3 试验设备22-25
• 2.3.1 电弧预熔激光填丝焊系统23
• 2.3.2 激光预熔双焦点填丝焊系统23-24
• 2.3.3 焊接过程监测系统24-25
• 2.4 试验方法25-28
• 2.4.1 试件焊前处理25
• 2.4.2 激光填丝焊25
• 2.4.3 电弧预熔激光填丝焊25-26
• 2.4.4 激光预熔双焦点填丝焊26
• 2.4.5 焊缝焊后处理26-28
• 第3章 铝合金激光填丝焊成型缺陷的影响因素分析28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 焊丝偏移对焊缝成型的影响28-35
• 3.2.1 光-丝间距的影响28-31
• 3.2.2 焊丝偏移量的影响31-35
• 3.3 母材对接间隙对焊缝成型的影响35-36
• 3.3.1 母材间隙逐渐增大35-36
• 3.3.2 母材间隙不均匀36
• 3.4 本章小结36-38
• 第4章 铝合金激光填丝焊气孔缺陷的影响因素分析38-52
• 4.1 引言38
• 4.2 焊缝气孔形成原因分析38-40
• 4.3 激光功率与焊接速度对气孔的影响40-42
• 4.3.1 激光功率与焊接速度对熔池中气泡运动特性的影响40-42
• 4.3.2 激光功率与焊接速度对焊缝气孔率影响42
• 4.4 焊丝填入对气孔的影响42-47
• 4.4.1 激光自熔焊与填丝焊的气泡运动特性比较42-43
• 4.4.2 送丝方式对焊缝气孔率影响43-45
• 4.4.3 送丝角度对熔池的影响45-47
• 4.5 熔池内部流动行为与气泡运动的关系47-51
• 4.5.1 熔池内部流动特性示踪48-50
• 4.5.2 熔池内部流动行为对气泡运动的影响50-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第5章 铝合金激光填丝焊气孔缺陷改善措施52-62
• 5.1 引言52
• 5.2 电弧预熔激光填丝焊52-57
• 5.2.1 电弧预熔激光填丝焊原理52-53
• 5.2.2 对焊丝熔化特性和熔池的影响53-55
• 5.2.3 对焊缝成型和气孔率的改善55-57
• 5.3 激光预熔双焦点填丝焊57-61
• 5.3.1 激光预熔双焦点填丝焊原理57
• 5.3.2 对焊丝熔化特性的影响57-60
• 5.3.3 对焊缝气孔率的改善60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 吕世雄;孙清洁;范阳阳;杨士勤;;电弧热丝TIG焊工艺特点分析[J];焊接;2007年10期

2 李俐群;陈彦宾;陶汪;;铝合金双光束焊接特性研究[J];中国激光;2008年11期

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本文编号：344158