銅鋼異種材料激光焊接研究.pdf

1、本論文采用高功率激光加工系統(tǒng)，對碳鋼和T1紫銅的異種金屬激光焊接進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究，旨在提出一種適合銅鋼異種金屬激光焊接的工藝。首先，從焊接冶金和金屬凝固的角度分析銅鋼異種材料的焊接性，并考慮了銅對激光的高反射率，設(shè)計了激光偏向鋼側(cè)、對接面為斜面和盡量減小銅的熔化量的銅鋼異種材料激光焊接工藝。然后，分別進(jìn)行不同的銅的熔化率的銅鋼激光焊接試驗，以及從增大工藝適應(yīng)性角度進(jìn)行了添加鎳片的銅鋼激光焊接試驗。最后，對焊接接頭進(jìn)行了力學(xué)性能、接頭

2、成分和顯微組織測試和分析，并根據(jù)測試和分析結(jié)果，討論了激光束偏向鋼側(cè)的銅鋼激光焊接過程中焊縫銅側(cè)界面形成機理。 銅的熔化量對銅鋼異種接頭的力學(xué)性能和顯微組織產(chǎn)生顯著的影響。當(dāng)銅的熔化量遠(yuǎn)大于鋼時，焊縫中存在大量分布于銅基體上的中間相顆粒，并有大量氣孔缺陷，拉伸試驗接頭斷裂于焊縫，抗拉強度為250.7Mpa；當(dāng)銅的熔化量接近鋼時，焊縫中存在大量分布于晶間的中間相顆粒，焊縫中有大量氣孔和裂紋缺陷，拉伸試驗接頭斷裂于焊縫，抗拉強度為139.3

3、Mpa；當(dāng)銅的熔化量遠(yuǎn)小于鋼時，焊縫銅側(cè)界面上部存在少量中間相顆粒，界面中下部焊縫呈旋渦狀侵入銅側(cè)基體，焊縫中無明顯缺陷，拉伸試驗接頭上部斷裂于銅側(cè)界面，下部斷裂于銅側(cè)母材，抗拉強度為251.3Mpa。 在銅鋼異種接頭中添加過渡材料鎳，從焊接接頭力學(xué)性能角度來說，焊接工藝適應(yīng)性明顯提高。 本文以在銅鋼接頭中間添加鎳片的方式，分別進(jìn)行不同的銅的熔化量的激光焊接試驗。當(dāng)銅的熔化量較多時，焊縫中存在大量氣孔缺陷，拉伸試驗接頭斷裂于焊縫

4、，抗拉強度為249Mpa，銅熔化量少的焊縫中存在少量氣孔缺陷，拉伸試驗接頭斷裂于銅側(cè)母材，抗拉強度為250.9Mpa。通過銅鋼異種接頭力學(xué)性能以及OM、SEM和TEM的顯微組織分析，結(jié)果表明當(dāng)焊縫金屬中銅的熔化率較低時，可以獲得無氣孔、裂紋等缺陷，抗拉強度超過T1紫銅母材的焊接接頭，其焊縫的形成過程為：1）激光束偏向EH36碳鋼一側(cè)，鋼首先熔化形成匙孔；2）隨著熱量的傳遞，EH36銅鋼/Cu對接界面處的銅少量熔化，界面上部銅鋼充分混合，