焊缝孔洞三维特征对钢-铝焊接接头疲劳性能影响
发布时间：2021-09-05 15:46
钢-铝混合车身材料是实现汽车轻量化的有效方案,钢-铝激光焊接结合了铝材质量轻和激光焊自动化程度高、焊接速度快、对材料热损伤小等优点,钢-铝激光焊作为解决汽车车身钢-铝连接的理想技术手段,已成为近年来研究的热点。但钢-铝异种金属激光搭接焊在实际焊接过程中焊缝处会产生许多孔洞缺陷,这些孔洞会引起局部应力集中,从而导致疲劳裂纹的萌生。通过三维X断层扫描技术可以探究焊缝中孔洞的三维形貌并提取三维特征数据,然后结合有限元模拟和疲劳试验是分析微观孔洞对接头疲劳性能影响规律的理想途径。本文首先以SGC440高强度合金钢和6016铝合金作为母材进行激光焊接试验,制备疲劳试件。然后利用三维X断层扫描技术得到焊缝孔洞的三维特征数据,并分析了焊缝孔洞的分布特点。最后,选取焊缝孔洞的几组主要参数作为变量,在ABAQUS软件中建立钢-铝焊接接头有限元模型,进行不同孔洞三维特征参数的有限元分析。根据应力的计算结果并结合等效应力理论系统地研究了孔洞三维特征对焊缝疲劳性能影响。研究结果表明,焊缝表面应力集中处的应力值随着孔洞的三维特征参数改变呈现出规律性变化。孔洞的大小、孔洞距应力集中点的距离、孔洞的空间位置对激光搭...
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光器基本结构示意图
3图 1-3 激光深熔焊接机理Figure 1-3 Laser deep welding mechanism焊接难点采用激光熔钎焊的方式对钢-铝焊接接头的疲劳性能进行础研究中，钢-铝焊接存在着许多难以攻克的难点，而且金材料具有反射率较高的特点，对激光能量吸收困难，因功率密度。钢-铝激光焊接造成的焊缝缺陷主要包括材料有害相（脆性金属间化合物等）。料自身性能差异造成的难点材之间存在着很大的物理性能差异，如表 1-1、表 1-2 所
图 2-2 焊接常用接头Figure 2-2 Joints commonly used in laser welding接焊接接头方式如图 2-2 所示，其中搭接焊、对接焊采用的母材板厚度为 1mm，试验采用图 2-1 所示的搭反射的效果较强，所以，在激光焊接试验中采用将铝合铝板上方的搭接焊焊接方式。示为焊接夹具。在激光焊接过程中，焊接件间隙越小则配间隙的存在而产生应力集中等问题，因此焊接夹具一置，二来可以尽可能地减少装配间隙。除此之外，在激铝基材在激光作用下短时间内有大量热量输入，因此焊易造成热变形而影响到焊接装配间隙，夹具的作用同样
【参考文献】：
期刊论文
[1]焊接速度对钢/铝异种金属激光深熔焊接头特性的影响[J]. 崔丽,钱伟,潘峰,贺定勇,王智慧. 北京工业大学学报. 2018(10)
[2]激光-电弧复合焊接缺陷形成机理及抑制方法[J]. 尹立孟,王金钊,李勇,王纯祥. 激光杂志. 2018(02)
[3]SUS321不锈钢和6061铝合金激光搭接焊接头的组织和力学性能[J]. 高生祥,邓丽霞. 电焊机. 2017(06)
[4]TC4钛合金等离子弧焊接接头组织及性能[J]. 周琦,吴忠,王超宁. 机械制造与自动化. 2017(02)
[5]6061-T6铝合金激光焊接接头腐蚀疲劳裂纹扩展[J]. 黄彪,唐正平,陈鑫,庞盛永. 精密成形工程. 2017(02)
[6]钢/铝异种金属激光焊接头界面特性的研究[J]. 王晓虹,谷晓燕,孙大千. 机械工程学报. 2017(04)
[7]铜对钢/铝激光-MIG复合焊接头组织及性能的影响[J]. 马骁,孙大千,段珍珍,谷晓燕,李洪梅. 焊接学报. 2016(12)
[8]AZ31镁合金/6061铝合金点焊接头的组织及力学性能[J]. 杨绍斌,杨东旭,董伟,高川,沈丁. 金属热处理. 2016(12)
[9]铝合金激光焊接气孔缺陷形成及抑制机理[J]. 田志骞,马国龙,石业勇,王鹏. 电焊机. 2016(09)
[10]双相钢/铝合金激光搭接焊添加Mn粉的作用[J]. 卢源志,刘金水,周惦武,谭哲,贾骁,胡林西. 中国有色金属学报. 2016(08)
博士论文
[1]钢—铝异种金属激光加热辅助搅拌摩擦焊数值模拟和试验研究[D]. 费鑫江.湖南大学 2017
[2]万瓦级光纤激光深熔焊接厚板金属蒸汽行为与缺陷控制[D]. 张明军.湖南大学 2013
硕士论文
[1]钢铝异种金属激光熔钎焊的接头组织与性能研究[D]. 武鹏文.郑州大学 2017
[2]SYG960E超高强钢/6061铝合金异种金属激光-MIG复合焊的研究[D]. 马骁.吉林大学 2017
[3]疲劳裂纹扩展仿真方法研究[D]. 周恒.武汉理工大学 2014
[4]激光焊接工艺对Fe-Ni合金焊缝质量的影响[D]. 张天武.大连理工大学 2013
[5]铝合金压铸件微观孔洞的三维特征及其对疲劳性能的影响[D]. 万谦.华南理工大学 2013
[6]激光—电弧复合焊接7075-T6铝合金接头的疲劳断裂特性[D]. 徐晓波.合肥工业大学 2013
[7]铝合金/无镀层钢TIG熔钎焊接头显微组织和力学性能研究[D]. 廖传清.大连理工大学 2012
[8]非线性分布应力对焊接接头表面裂纹扩展的影响[D]. 高明.大连理工大学 2011
本文编号：3385627
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光器基本结构示意图
3图 1-3 激光深熔焊接机理Figure 1-3 Laser deep welding mechanism焊接难点采用激光熔钎焊的方式对钢-铝焊接接头的疲劳性能进行础研究中，钢-铝焊接存在着许多难以攻克的难点，而且金材料具有反射率较高的特点，对激光能量吸收困难，因功率密度。钢-铝激光焊接造成的焊缝缺陷主要包括材料有害相（脆性金属间化合物等）。料自身性能差异造成的难点材之间存在着很大的物理性能差异，如表 1-1、表 1-2 所
图 2-2 焊接常用接头Figure 2-2 Joints commonly used in laser welding接焊接接头方式如图 2-2 所示，其中搭接焊、对接焊采用的母材板厚度为 1mm，试验采用图 2-1 所示的搭反射的效果较强，所以，在激光焊接试验中采用将铝合铝板上方的搭接焊焊接方式。示为焊接夹具。在激光焊接过程中，焊接件间隙越小则配间隙的存在而产生应力集中等问题，因此焊接夹具一置，二来可以尽可能地减少装配间隙。除此之外，在激铝基材在激光作用下短时间内有大量热量输入，因此焊易造成热变形而影响到焊接装配间隙，夹具的作用同样
【参考文献】：
期刊论文
[1]焊接速度对钢/铝异种金属激光深熔焊接头特性的影响[J]. 崔丽,钱伟,潘峰,贺定勇,王智慧. 北京工业大学学报. 2018(10)
[2]激光-电弧复合焊接缺陷形成机理及抑制方法[J]. 尹立孟,王金钊,李勇,王纯祥. 激光杂志. 2018(02)
[3]SUS321不锈钢和6061铝合金激光搭接焊接头的组织和力学性能[J]. 高生祥,邓丽霞. 电焊机. 2017(06)
[4]TC4钛合金等离子弧焊接接头组织及性能[J]. 周琦,吴忠,王超宁. 机械制造与自动化. 2017(02)
[5]6061-T6铝合金激光焊接接头腐蚀疲劳裂纹扩展[J]. 黄彪,唐正平,陈鑫,庞盛永. 精密成形工程. 2017(02)
[6]钢/铝异种金属激光焊接头界面特性的研究[J]. 王晓虹,谷晓燕,孙大千. 机械工程学报. 2017(04)
[7]铜对钢/铝激光-MIG复合焊接头组织及性能的影响[J]. 马骁,孙大千,段珍珍,谷晓燕,李洪梅. 焊接学报. 2016(12)
[8]AZ31镁合金/6061铝合金点焊接头的组织及力学性能[J]. 杨绍斌,杨东旭,董伟,高川,沈丁. 金属热处理. 2016(12)
[9]铝合金激光焊接气孔缺陷形成及抑制机理[J]. 田志骞,马国龙,石业勇,王鹏. 电焊机. 2016(09)
[10]双相钢/铝合金激光搭接焊添加Mn粉的作用[J]. 卢源志,刘金水,周惦武,谭哲,贾骁,胡林西. 中国有色金属学报. 2016(08)
博士论文
[1]钢—铝异种金属激光加热辅助搅拌摩擦焊数值模拟和试验研究[D]. 费鑫江.湖南大学 2017
[2]万瓦级光纤激光深熔焊接厚板金属蒸汽行为与缺陷控制[D]. 张明军.湖南大学 2013
硕士论文
[1]钢铝异种金属激光熔钎焊的接头组织与性能研究[D]. 武鹏文.郑州大学 2017
[2]SYG960E超高强钢/6061铝合金异种金属激光-MIG复合焊的研究[D]. 马骁.吉林大学 2017
[3]疲劳裂纹扩展仿真方法研究[D]. 周恒.武汉理工大学 2014
[4]激光焊接工艺对Fe-Ni合金焊缝质量的影响[D]. 张天武.大连理工大学 2013
[5]铝合金压铸件微观孔洞的三维特征及其对疲劳性能的影响[D]. 万谦.华南理工大学 2013
[6]激光—电弧复合焊接7075-T6铝合金接头的疲劳断裂特性[D]. 徐晓波.合肥工业大学 2013
[7]铝合金/无镀层钢TIG熔钎焊接头显微组织和力学性能研究[D]. 廖传清.大连理工大学 2012
[8]非线性分布应力对焊接接头表面裂纹扩展的影响[D]. 高明.大连理工大学 2011
本文编号：3385627
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