铝合金激光填丝焊缺陷分析及改进措施研究

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1、硕士学位论文铝合金激光填丝焊缺陷分析及改进措施研究DEFECTSANALYSISANDIMPROVEMENTFORLASERWELDINGOFALUMINUMALLOYWITHFILLERWIRE王孝虎哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TG456.7学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工程硕士学位论文铝合金激光填丝焊缺陷分析及改进措施研究硕士研究生：王孝虎导师：李俐群教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位

2、：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG456.7U.D.C:621.791DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDEFECTSANALYSISANDIMPROVEMENTFORLASERWELDINGOFALUMINUMALLOYWITHFILLERWIRECandidate:WangXiaohuSupervisor:Prof.LiLiqunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeci

3、ality:MaterialEngineeringAffiliation:SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要激光填丝焊是铝合金常用的焊接技术，通过填丝可以降低对母材装配精度的要求，同时通过添加所需的合金元素，可以改善焊缝的组织和性能。但由于焊丝对熔池和匙孔造成的冲击，

4、以及铝合金焊丝对激光的反射，会使得焊缝容易出现表面成型不良及气孔等缺陷。为此，本文基于高速摄像系统和X射线透射系统对铝合金激光填丝焊过程中熔池表面、内部特性进行了分析，系统研究了铝合金激光填丝焊中常见的焊缝表面缺陷及气孔缺陷的影响因素。并针对气孔产生的本质原因，提出了焊丝预熔的激光填丝焊新方法。首先，对焊缝成型缺陷的影响因素进行了研究。研究结果表明，焊丝位置和母材间隙对焊缝表面成型影响较大。焊缝表面的不连续缺陷是由于光-丝间距过大造成；焊缝的不对称缺陷是由于焊丝偏移量过大造成；焊缝表面凹凸不平、下塌

5、以及焊漏缺陷是由于母材间隙变大或不均匀造成。其次，对焊缝气孔缺陷的影响因素进行了研究。试验研究了不同工艺参数对熔池特性的影响，以及熔池流动行为与气泡运动特性之间的相关性。研究结果表明，填丝会影响匙孔的稳定性，增加焊缝中气孔的数量，后送丝时焊缝中的气孔更多；较小的送丝角度有利于减小焊丝对匙孔的冲击，降低焊缝中的气孔数量；熔池中的气泡运动规律与熔池中的液态金属流动特性具有密切相关性，低速焊时熔池中的液态金属呈螺旋状自下向上流动，高速焊时熔池中的液态金属沿匙孔后壁呈直线自下向上流动，加速了气泡的逸出，显著

6、降低了焊缝中的气孔数量。最后，提出了电弧预熔激光填丝焊和激光预熔双焦点填丝焊新方法，通过TIG电弧或激光的预熔作用，使焊丝以液态形式流入熔池中，有效减小了焊丝对匙孔的冲击，显著降低了焊缝气孔率。关键词：铝合金；激光填丝焊；焊接缺陷；气孔；焊丝预熔-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractLaserweldingwithfillerwireiscommonlyusedintheweldingtechnologyofaluminumalloy.Fillerwirecanreducetheacc

7、uracyrequirementoftheparentmetalassembly.Atthesametimebyaddingtherequiredalloyingelements,itcanimprovetheorganizationandperformanceoftheweld.Duetotheimpactoftheweldingwireontheweldpoolandthekeyhole,itwillmaketheweldeasytoappearonthesurfaceofmoldingbada

8、ndporosityandotherdefects.Forthisreason,thisarticlewillthroughthehigh-speedcamerasystemandX-raytransmissionsystem,toresearchthedefectsofthesurfaceandporosityoftheweld.Accordingtothenatureoftheporosityoccurrencereason,thisarticleputforwa