鋁合金脈沖激光焊接研究.pdf

1、鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐蝕性好等優(yōu)點,被廣泛用作航空航天、汽車等領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)材料。采用傳統(tǒng)熔焊方法焊接鋁合金時容易產(chǎn)生氣孔、裂紋及熱變形等焊接缺陷。高能束激光焊因具有能量集中、焊接熱輸入小、熱影響區(qū)窄、接頭變形小等優(yōu)點,成為鋁合金焊接最具有發(fā)展前景的方法之一。本文以Nd:YAG脈沖激光器作為焊接熱源,針對1mm厚5A05鋁合金板,通過正交試驗得出了激光焊接該材料最佳焊縫成形參數(shù)(焊接電流、脈沖寬度、焊接速度、離焦量)組合,并采用單因

2、素法研究了焊接參數(shù)對焊縫成形的影響規(guī)律。分析了焊縫中Mg元素分布趨勢和焊接參數(shù)對Mg燒損的影響規(guī)律,同時對接頭硬度進(jìn)行了測定。試驗結(jié)果表明：隨著焊接電流和脈寬的增大,焊縫熔深增大,熔寬先增大后減??；隨著焊接速度的增大,熔深減小,熔寬呈先下降再上升的趨勢；離焦量在8-10mm時可以獲得較大熔深,接頭表面成形良好。此外,焊接速度大小對焊縫表面魚鱗狀條紋形貌影響顯著。獲得理想焊縫成形的焊接電流和焊接速度之間存在一定的匹配關(guān)系。Mg燒損率隨著焊

3、接電流和脈寬的增加而減少；隨著焊接速度和離焦量的增加而增加。受Mg元素含量和冷卻速度影響,接頭硬度在熔合區(qū)附近最大,從焊縫表面到熔池底部硬度先減小再增大。本文建立了脈沖熱源模型,利用ANSYS軟件對焊接過程溫度場、殘余應(yīng)力場進(jìn)行了模擬；并采用X射線衍射法測定了平板對接接頭的焊接殘余應(yīng)力。模擬所得熔池截面形態(tài)和焊接殘余應(yīng)力分布趨勢均與試驗結(jié)果吻合良好。模擬結(jié)果還顯示,溫度場等溫線形狀接近于正圓形,無“尾托”現(xiàn)象；隨激光熱源的移動,在工件中