基于鋁合金的激光深熔焊接研究.pdf

1、鋁合金具有重量輕、耐腐蝕性、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性好和在低溫下能保持良好的力學(xué)性能等優(yōu)點，因此鋁合金在汽車工業(yè)與航空航天工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。由于鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)很大和其它一些物理性質(zhì)，使得鋁合金的焊接性能很差，用傳統(tǒng)的焊接方法(比如TIG焊與MIG焊)焊鋁一般都比較困難并且存在很多焊接缺陷，如在焊后容易出現(xiàn)裂紋和氣孔，同時焊接過程還會造成低熔點合金元素(如鎂、鋅)的燒損，這些焊接缺陷嚴(yán)重阻礙了鋁合金進一步的應(yīng)用。激光焊接鋁合金正是解決上述

2、問題的有效方法之一。 小孔效應(yīng)是激光深熔焊接的基礎(chǔ)，而在研究小孔效應(yīng)在焊接中的作用之前，必須先得到小孔的形狀和尺寸。可是在激光焊接金屬材料時小孔位于工件的內(nèi)部，這使得小孔的形狀很難直接觀測到。在本文中設(shè)計一個在激光焊接鋁和GG17玻璃時,透過GG17玻璃用高速相機拍攝到小孔相片的特殊實驗裝置，并從這些拍攝到的相片中得到了小孔的形狀和尺寸，這為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。本文還通過試驗研究表明激光功率和焊接速度對小孔的形狀和尺寸都有很大

3、的影響。 根據(jù)前面試驗得到的小孔尺寸，本文建立了一個激光焊接異種材料熱傳導(dǎo)方程的數(shù)學(xué)模型，并通過有限差分法和編制Matlab程序?qū)?shù)學(xué)模型進行求解。通過數(shù)值模擬，得出激光功率和焊接速度對溫度場的影響很大，并且由于鋁合金與玻璃的物性參數(shù)相差太大，溫度場在兩塊材料中的分布極不對稱。 相同的問題出現(xiàn)在激光焊接金屬時“匙孔”內(nèi)的等離子體和熔池內(nèi)各種元素?zé)龘p的光譜很難被觀測到。為了研究低熔點合金元素(如鎂、鋅)燒損對焊接機械性能的