6061铝合金薄板高功率co2激光填丝焊接的分析

6061铝合金薄板高功率co2激光填丝焊接的分析

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时间:2019-02-18

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1、上海交通大学硕士学位论文6061铝合金薄板高功率CO2激光填丝焊接的研究摘要本文以大型客机用机身焊接壁板为主要应用背景,以铝合金薄板的激光填丝焊接为主要研究对象,结合国外焊接壁板的先进制造方法,利用大功率CO2激光器,分别选用了ER4043、ER5356两种焊丝,对6061铝合金的激光填丝焊接工艺进行了系统的研究,并对接头的组织和性能进行了分析。6061-T6铝合金激光深熔焊接阈值试验表明,焊接速度较小时,工艺范围较窄,与平板堆焊相比,对接时激光功率阈值大大降低。对接工艺试验表明,激光功率与焊接速度的匹配区间较小,增大焊接速度或提高激光功率,工艺参数范围变宽,为保证

2、焊接稳定性和表面成形,焊接速度不低于4m/min。激光填丝焊接时,应选择插入式送丝,光丝距离在±1.5mm内,可顺利完成填丝焊接,焊缝成形良好,送丝量为5m/min时,允许的装配间隙为0.1mm。填充两种焊丝时,对于特定的激光功率,随着焊接速度的增加,匹配的送丝速度范围逐渐减小。焊丝的加入改善了铝合金激光焊接的气孔敏感性,采用ER5356焊丝时焊缝中的气孔率比采用ER4043焊丝时大。填丝焊接降低了焊缝的热裂纹敏感性,填充ER4043焊丝的焊缝热裂纹敏感性较低,在一定工艺参数范围下热裂纹率可降为零,而ER5356焊丝则不适合在高速下进行铝合金6061-T6的激光填丝

3、焊接。I万方数据上海交通大学硕士学位论文在合适的工艺参数下,焊接接头余高适中,无咬边缺陷。填充ER4043焊丝的接头熔合线附近为柱状晶,焊缝中心为树枝状的Al-Si共晶组织,并伴有大量均匀的等轴晶。填充ER5356焊丝的接头熔合线附近为典型的柱状晶,焊缝中心为等轴晶和柱状晶,组织为α(Al)+β(Mg2Al3)。6061-T6铝合金填充ER4043、ER5356焊丝获得的焊缝中心硬度值约为HV60~70。优化工艺参数下,未填充焊丝、填充ER4043、ER5356焊丝的接头拉伸强度分别为197MPa、262MPa、232MPa,断口位于熔合线附近,成45°断裂。填充E

4、R4043焊丝的接头,具有明显的韧窝断裂特征,填充ER5356焊丝的接头属脆性断裂。填充ER4043焊丝的接头弯曲性能较好,正弯、背弯强度分别达645.9MPa、592.8MPa,填充ER5356焊丝的接头均出现开裂,正弯、背弯强度只有556.3MPa、500.5MPa。将填充ER4043焊丝获得的6061-O态铝合金的焊接接头进行了T6固溶时效处理,热处理后,焊缝显微硬度显著提高,达到HV90~110,且软化区基本消失。热处理后接头强度也显著提高,达301MPa,强度系数达到母材的94%,延伸率由2.2%提高到7.4%,拉伸断裂位置出现在母材。关键词:激光填丝焊接

5、,6061铝合金,高功率CO2激光,高速焊接,焊接性,焊后热处理II万方数据上海交通大学硕士学位论文RESEARCHONHIGHPOWERCO2LASERWELDINGOF6061ALUMUNIMSHEETWITHFILLERWIREABSTRACTThemainapplicationbackgroundsofthispaperarethefuselageweldpanelsusedinlargecivilaircrafts,anditsresearchsubjectsarehighpowerCO2laserweldingof6061aluminumsheetwit

6、hfillerwire.Combinedwiththeadvancedmanufacturingmethodsofweldpanelsabroad,thewireER4043andER5356wereselectedinordertoachievethelaserweldingof6061aluminum,theinfluenceoflaserweldingparameterswerestudied,andthemicrostructureandpropertiesofthejointswerealsoanalyzed.Thelaserpenetrationweld

7、ingthresholdexperimentsofthe6061-T6aluminumindicatesthatthescopeofweldingparametersissmallwhentheweldingspeedisslow.Comparedwiththeplatewelding,thecriticallaserpowerreducesgreatlyinbuttwelding.Thescopeofmatchingparametersbetweenlaserpowerandweldingspeedissmall,andthescopebecomesbigge

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