5052铝合金光纤激光扫描焊接工艺研究

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1、学校代号10532学号S1502W0120分类号TG665密级公开工程硕士学位论文5052铝合金光纤激光扫描焊接工艺研究学位申请人姓名毛帅培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称周聪副研究员黄锐高级工程师学科专业机械工程研究方向先进制造技术与装备论文提交日期2018年4月23日学校代号：10532学号：S1502W0120密级：公开湖南大学工程硕士学位论文5052铝合金光纤激光扫描焊接工艺研究学位申请人姓名：毛帅导师姓名及职称：周聪副研究员黄锐高级工程师培养单位：机械与运载工程学院学科专业：机械工程论文提交日期：2018年4月23日论文答辩日期：2018年5月20

2、日答辩委员会主席：金湘中教授StudyonFiberLaserScanningWeldingof5052AluminumAlloybyMAOShuaiB.E.(ChinaUniversityofGeosciences)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateResearc

3、herZHOUCongSeniorEngineerHUANGRuiMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。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，同意学校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

4、湖南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。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I5052铝合金光纤激光扫描焊接工艺研究摘要随着科技的发展和人类的进步，铝合金凭借其本身的优良特性在人类的生产生活中发挥了越来越重要的作用，尤其是在交通运输和航空航天领域，成为了节能减排的优选金属材料。铝合金的应用推广，推动了铝合金的焊接，激光焊接作为一种高效精密的焊接方法，已经在工业生产上得到了广

5、泛应用，但是由于铝合金特殊的物理性质，使得铝合金激光焊接较难获得优良的焊缝形貌，极易产生气孔、裂纹、接头软化等焊接缺陷，极大地阻碍了铝合金激光焊接的应用推广。为了解决铝合金激光焊接焊缝成形质量差、接头强度不足等问题，本文搭建了铝合金激光扫描焊接试验平台，以5mm和3mm厚的5052铝合金为研究对象，对铝合金激光扫描焊接下的焊缝成形特点、熔池流动规律及力学性能展开了具体研究。（1）介绍了激光焊接的作用机理及技术特点，概述了铝合金的材料特性及铝合金激光焊接的技术难点，介绍了激光扫描焊接头的工作原理，激光扫描焊接的优势、研究现状以及发展前景，搭建了配有高速摄像系统的铝合

6、金激光扫描焊接试验平台。（2）采用单因素变量法，分别研究了不同扫描轨迹下，扫描幅度和扫描频率的变化对焊缝表面形貌及截面形貌的影响规律。结果表明，扫描频率和扫描幅度的增大会使激光线能量减少，引起焊接模式从小孔深熔焊向热传导焊发生转变。焊缝熔宽会随扫描幅度和扫描频率的增大而先增大后减小，焊缝熔深会随扫描幅度和扫描频率的增大而持续降低。相比常规激光焊接，激光扫描焊接能够获得更优的焊缝表面质量，焊缝表面的鱼鳞纹更为致密均匀。（3）采用高速摄像系统对不同扫描轨迹下的铝合金熔池进行了观测，并对不同扫描幅度和扫描频率下的焊缝中的气孔率进行了检测。结果表明，相比常规激光焊接，激光

7、扫描焊接下的熔池长度更长，熔池宽度也有一定程度的增加，熔池的冷却时间也大幅延长，焊缝气孔率显著降低。激光扫描焊接会加速熔池流动，提升熔池的稳定性。其中，“∞”形激光扫描焊的熔池稳定性最佳，飞溅数量最少；“8”形激光扫描焊的熔池长度最长，冷却时间也最长。当扫描幅度在0.7～1.9mm、扫描频率在80～180Hz之间变化时，焊缝中的气孔率均低于2%，激光扫描焊对焊缝中的气孔缺陷具有显著的抑制作用。（4）采用五因素五水平的正交试验对激光扫描焊接试件的抗拉强度进行了分析，研究了激光功率、焊接速度、离焦量、扫描幅度、扫描频率等因素对试验结果的影响程度及影响规律。结果表明，在

8、“0”形激