铝合金激光填丝点焊工艺研究

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1、硕士学位论文铝合金激光填丝点焊工艺研究LASERSPOTWELDINGOFALUMINUMALLOYWITHFILLERWIRE任跃冲2010年7月国内图书分类号：TG403学校代码：10213国际图书分类号：621.791.9密级：公开工学硕士学位论文铝合金激光填丝点焊工艺研究硕士研究生：任跃冲导师：耿正教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2010年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG403U.D.C:621.791.9

2、DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringLASERSPOTWELDINGOFALUMINUMALLOYWITHFILLERWIRECandidate:RenYuechongSupervisor:Prof.GengZhengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialsProcessingEngineeringAffiliation:SchoolofMaterialsSci

3、enceandEngineeringDateofDefence:July,2010Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要铝及其合金重量轻，成型性好，高的比强度，抗腐蚀性能优良，其在航空、汽车、造船等领域的应用越来越广泛。但是激光点焊铝合金时，却容易出现裂纹、下塌等缺陷，并且焊点的抗拉剪能力和激光点焊的间隙适应能力较低。本文采用了填充焊丝的方法来改善上述问题，获得了高质量的焊点。本论文建立

4、了一套送丝控制系统。利用计算机和NI数据采集卡，实现了对焊丝抽送运动、送丝速度和激光开闭的控制，可以方便的设置送丝延迟时间、送丝时间和激光点焊时间等参数，从而实现激光器与送丝机之间的协调控制。论文研究了送丝角度、送丝高度、延迟时间、送丝量等送丝参数对焊点成形和缺陷的影响。结果显示：送丝角度和送丝高度是焊丝熔化后能否稳定进入熔池的关键因素，送丝角30°左右，送丝高度为0mm-1.5mm时，熔化焊丝进入熔池最为稳定；延迟时间过短，在熔池尺寸过小时就送进焊丝，易造成焊丝在试件上表面的堆积；而送丝量与焊

5、点表面下塌的改善效果相关。通过填充焊丝，焊点表面的下塌问题得到了解决；进而缓解了焊点下塌中心的应力集中，对裂纹的产生有了抑制作用；焊点的X射线图片显示，焊点中气孔的数量有所减少。本文还发现，焊点的抗拉剪载荷的大小不仅仅与熔合面的直径有关，还与下塌有关，下塌过大时，会引起焊点断裂路径的改变，显著的减小了抗拉剪能力。最后对有间隙情况下的激光点焊进行了研究。实验时发现，不填丝时能连接的最大间隙为1.0mm，而通过填丝，则实现了2.5mm间隙情况下的连接；填丝之后，改善了焊点的成形，增加了间隙处金属连接

6、层的厚度，增加了焊点的间隙搭桥能力，同时焊点的力学性能也得到了显著的提高，同样间隙条件下，抗拉剪载荷比未填丝的焊点要高出60%以上。结果显示，用于间隙搭桥的金属量决定了焊点间隙连接的能力和强度。关键词：激光点焊；缺陷；填丝；间隙-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsaluminumanditsalloysarelight,goodformabilityandhavehighstrength-to-weightratio,goodmechanicalpropertiesatlow

7、temperatureandexcellentcorrosionresistance,theyareusedmoreandmoreintheaerospace,automotive,shipbuildingandotherfields.Laserspotweldinghashighaccuracy,highflexibilityandotheradvantages.However,cracks,collapsedandotherdefectsareoftenobservedinaluminuma

8、lloyweldsbylaserspotweldingprocess.Besides,theabilitytoresisttotensile-shearandtobridgegapispoor.Weusefillerwiretosolvetheaboveproblemsandgethighqualitywelds.UsingtheLabVIEWandNIdataacquisitioncard,sequentialpulseswereacquired,thentheopeningandclosin