局部负压条件下镀锌钢板零间隙激光搭接焊的工艺研究

发布时间：2017-08-14 13:37

  本文关键词：局部负压条件下镀锌钢板零间隙激光搭接焊的工艺研究

  更多相关文章： 镀锌钢板 激光焊接 锌蒸汽 局部负压 小孔

【摘要】：汽车产业的发展水平在一定程度上代表了整个国家的工业水平。新世纪以来,汽车产业快速发展,在国民经济中占有重要地位。镀锌板因为具备良好的耐腐蚀性能而被越来越多的应用于汽车制造业之中,与此同时大功率激光焊接技术也凭借高效率、高质量等优点而逐步替代电阻点焊技术。然而镀锌钢板表层镀锌的沸点(907℃)大大低于铁的熔点(1530℃),这就会导致零间隙焊接镀锌板的时候工件搭接面处会产生很多高温高压状态的锌蒸汽,如果这些锌蒸汽不能够顺畅地从焊接匙孔中逸出,就会形成诸如孔洞、气孔以及飞溅等严重焊接缺陷。工业上一般采用的解决方法是通过在焊接时上下两工件之间留存一间隙,把此间隙当做锌蒸汽的逸出通道,但是这种预留间隙法会导致工序的增加从而导致成本的上升而难以应用。针对镀锌钢板激光搭接焊存在的问题,本文采取一种在焊缝上方提供局部负压环境以此促进锌蒸汽从小孔逸出的方法来改善镀锌钢板零间隙激光搭接焊的质量,提供局部负压的方法分别为在焊缝上方施加高速平吹辅助气流以及侧吸。研究这种方式对镀锌钢板零间隙激光搭接焊工艺性能的影响,通过试验获得无缺陷焊缝并得到使焊缝成形最佳的工艺参数范围。试验过程借助高速摄像等设备对焊接过程中的等离子体,熔池及小孔进行实时在线观察。另外,试验还对搭接接头的金相组织和显微硬度,对不同工艺条件下的搭接接头进行了相关力学性能进行了研究。研究结果发现,采用局部负压方式能够获得缺陷较少的搭接焊缝,焊缝内部组织基本上无气孔,裂纹等缺陷,组织性能较好,搭接焊缝强度能够达到母材强度。高速摄像观察结果发现采用局部负压方式时等离子体变得十分稳定,小孔也基本保持张开的状态。通过工艺试验,高速摄像的结果分析,本文认为施加局部负压加速了锌蒸汽从小孔逃脱从而保证了小孔的通畅性和稳定性。小孔在零间隙镀锌钢板激光搭接焊过程中充当锌蒸汽的逸出通道。
【关键词】：镀锌钢板 激光焊接 锌蒸汽 局部负压 小孔
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG456.7;U466
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 镀锌钢板点焊发展现状以及存在的部分问题10-11
• 1.3 激光焊接技术在汽车工业中的应用11-15
• 1.4 镀锌钢板激光搭接焊工艺方以及机理研究的现状15-19
• 1.5 本文主要研究内容19-21
• 2 试验方案的设计以及前期工艺试验研究21-28
• 2.1 实验平台搭建21-23
• 2.2 实验方案设计23-25
• 2.3 前期工艺试验25-28
• 3 局部负压条件下零间隙焊接镀锌钢板的工艺研究28-44
• 3.1 局部负压对焊接质量的影响28-30
• 3.2 采用平吹气流方式的焊接试验30-34
• 3.3 采用侧吸方式的焊接试验34-39
• 3.4 接头组织与硬度分析39-41
• 3.5 焊缝力学性能测试分析41-43
• 3.6 本章小结43-44
• 4 真空环境下零间隙激光焊接镀锌钢板的工艺试验44-49
• 4.1 真空环境激光焊接系统的构建44-45
• 4.2 真空环境下的激光焊接工艺试验45-47
• 4.3 焊缝力学性能测试47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5 局部负压对焊接过程中等离子体及熔池的影响49-58
• 5.1 焊接过程高速摄像结果与分析49-54
• 5.2 施加局部负压条件对焊缝成形及锌蒸汽影响分析54-57
• 5.3 本章小结57-58
• 6 结论及展望58-60
• 6.1 全文总结58-59
• 6.2 文章的不足与展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64

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本文编号：672963