铝合金激光填丝搭接焊缝成形及气孔的研究

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1、分类号学号M201070724学校代码10487密级硕士学位论文5754铝合金激光填丝搭接焊缝成形及气孔的研究学位申请人：王国振学科专业：材料工程指导教师：王春明副教授答辩日期：2012年5月26号AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyontheformationandporosityof5754aluminumalloybylaserlapweldingwithfillerwireCandi

2、date:WangGuozhenMajor:MaterialsEngineeringSupervisor:Ass.Prof.WangChunmingHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan，430074，P.R.ChinaMay.2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意

3、识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在___年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月华中科技大学硕士学位论文摘要激光焊接技术具

4、有焊接质量高、精度高、焊件变形小、焊接过程效率高以及无需真空条件等优势，目前成为研究铝合金焊接的热点之一。激光填丝焊接在保留激光自熔焊接优势的基础上，又克服了激光自熔焊接对工件加工和装夹要求高等问题，而且可以通过填入焊丝提高焊缝的成形质量，调整焊缝成分、补充易烧损的金属元素。但是焊丝的加入使得焊接过程变得复杂，因此对于铝合金的激光填丝焊接在国内研究较少。本研究采用先进的4kW光纤激光器和具有稳定送丝能力的焊机，研究了搭接形式下，激光填丝焊接5754铝合金的焊接性。研究表明，焊接速度对于焊缝的表面成形的影响最大，焊接速度过小或过大都会得

5、到成形不好的焊缝；而焊缝表面成形质量对激光功率和送丝速度具有较高的容忍度，在较大范围内改变送丝速度和激光功率，都得到了成形良好的焊缝；增加送丝速度，焊缝熔宽变化不明显，焊缝堆高增加。此外，激光功率和焊接速度与焊缝熔深呈线性变化的关系，增大激光功率、减小焊接速度，焊缝熔深线性增加；增加送丝速度，焊缝熔深呈阶梯式减小，减小幅度并不明显。5754铝合金是Al-Mg系的简单共晶型合金，有α和β两相，β相是Mg2Al3化合物，α和β能够形成共晶体。激光填丝焊接5754铝合金，得到的典型接头分为母材区、焊缝热影响区和焊缝区。横向硬度从大到小分别是

6、焊缝区、母材区和热影响区，焊缝纵向硬度变化不大；激光焊接焊接速度快，焊缝热影响区很窄，但组织较为粗大，力学性能最差。焊缝区从上部到下部组织分布有区别，上部晶体生长时间较长，有较为粗大的α相晶体生成，下部枝晶和共晶组织分布较为均匀。焊缝中的工艺气孔对焊缝性能有很大影响，它的形成原因是激光深熔焊接过程中，由于匙孔发生的机械扰动，一部分金属蒸汽形成气泡，焊缝凝固后成为工艺气孔。改变激光功率和焊接速度，会改变熔池中的温度分布从而改变焊缝中匙孔的稳定性，进而影响焊缝中工艺气孔的形成。研究发现，焊接速度越大，气孔率越小；I华中科技大学硕士学位论文

7、激光功率越大，气孔率越大；在一定范围内改变送丝速度，气孔率变化不大。最后，在研究了焊接参数对工艺气孔影响的基础上，本文还研究了如何在搭接焊缝中设置合适的间隙来减小工艺气孔。研究发现，预留一定的间隙有利于减小工艺气孔的形成；在合适的间隙条件下，熔池中所形成的气泡通过间隙逃逸出焊缝，从而能够降低工艺气孔的含量。预留一定的间隙，在减小气孔含量的同时，还能够提高搭接焊缝的剪切强度。关键词：激光焊接；填充焊丝；搭接；焊缝成形；工艺气孔；间隙II华中科技大学硕士学位论文AbstractLaserweldinghasbeenahotspotofal

8、uminumweldingstudywhichhasadvantagesofhighweldingqualityhighaccuracysmalldistortionofweldmenthighefficiencyand