脉冲激光清洗对铝合金表面形貌及焊接质量的影响研究

发布时间：2024-02-28 23:02

　　铝合金具有密度小、强度高、耐蚀、导热性高等特殊性能,其焊接结构件在动力机械、船舶制造、航空航天等领域的应用越来越广泛。但铝合金在大气中易发生自然氧化,在其表面形成一层疏松多孔的氧化膜,该氧化膜易吸收水分和污物,增加了铝合金焊接时氢的来源,从而导致焊缝氢气孔的增加,严重影响焊接质量。传统的机械退膜或化学退膜方法存在劳动强度大、污染环境、损伤基体材料、退膜效率低等诸多不利之处,而通过激光清洗铝合金表面氧化膜具有基体损伤小、无污染、工艺简单、适应性广、效率高等优点。鉴于此,本文搭建了铝合金激光清洗试验平台和激光-MIG电弧复合焊接试验平台,对5A06铝合金表面氧化膜进行了激光清洗试验,并在此基础上进行焊接试验,验证了激光清洗预处理对提高铝合金焊接质量的可行性和优越性。具体研究内容和结论如下:(1)分别采用皮秒激光和光纤激光进行铝合金激光清洗试验,利用全因子试验法研究了激光平均功率、光斑重叠率、扫描轨迹重叠率和辅助气体(空气、氩气)对清洗效果的影响规律。结果表明,不管是皮秒激光清洗还是光纤激光清洗,清洗深度与激光功率呈正相关,但随着激光功率的增大,清洗深度的增长趋势逐渐变缓。降低激光功率会降低...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1飞秒脉冲激光烧蚀铝合金与铝合金阳极氧化膜效果对比图

要更多的清洗次数，高能量密度下清洗效率更高，但会造成清洗表面二次氧化。2005年，法国勃艮第大学学者TH.Dimogerontakis等人[12]，利用波长为106nm，脉宽为10ns的Nd:YAG脉冲激光器进行了铝镁合金的激光清洗试验，分析了激光清洗过程中....

图1.2激光功率和脉宽对氧原子含量影响

硕士学位论文中科技大学学者陈一鸣等人[14]，通过分析激光空清洗中需要的激光密排方式，在此基础上，利用宽的光纤激光器进行了5A06铝合金激光清洗工艺表面状态的影响规律，图1.2为其使用XPS测得合金表面氧含量的变化规律。此外，研究并优化并提出了铝合金表面氧化膜可能的两....

图1.3激光清洗后铝合金表面三维形貌

图1.2激光功率和脉宽对氧原子含量影响兵工程学院学者董世运等人[15]，利用脉宽为对7A52铝合金进行了激光清洗试验，分析特征。如图1.3所示，在没有考虑激光重叠使试样表面产生波纹状微沟槽织构、粗糙度

图1.4激光清洗表面镀层前后铝合金焊接接头气孔率

会对焊接质量产生影响。综上所述，尽管国内外学者在铝合金激光清洗方面已取得了一些研究成果，但对其研究仍有非常大的空间，目前，尚没有利用皮秒脉冲激光进行铝合金清洗的报道，皮秒脉冲激光清洗铝合金表面氧化膜的可行性有待验证，已有的研究均没有从激光重叠率角度去探究激光清洗对基体表面特征的影....

本文编号：3914111