文档介绍：湖南大学
硕士学位论文
激光深熔焊接铝合金焊缝成分及性能研究
姓名:张宏圭
申请学位级别:硕士
专业:机械工程
指导教师:金湘中
20120605
摘要本文针对铝合金激光焊接的主要问题,用す馄骱凸庀思す馄鞫梁辖进行了焊接工艺实验,测试了两种激光器实现深熔焊接的阈值功率,研究了激光功率、焊接速度、保护气体流量以及离焦量等焊接工艺参数对焊缝成形的影响。论文首先分析了镁元素在铝合金中的作用及其在焊接过程中的烧损对焊缝机械力学性能的影响。激光焊接过程中,高能量密度的激光束照射到工件表面,被照射材料表面金属熔化、汽化进而电离形成等离子体。铝合金中含有低沸点的镁元素,由于的沸点嚷恋姆械低很多,并且的沸点仅仅比铝的熔点高,所以在焊接过程中部分镁元素以金属蒸汽的形式从熔池中溢出,镁元素是铝合金中的主要强化元素,镁元素的烧损会造成焊接接头的力学性能降低。其次,为了研究光纤激光焊接铝合金镁元素的烧损,用光谱分析技术对等离子体进行在线监测,采用特殊设计的实验装置采集了激光深熔焊接铝合金过程中孔内等离子体的光谱信号。研究了焊接工艺参数对馄浊慷鹊挠跋欤⒃谝欢ǖ焊接工艺参数下,采集了小孔径向和深度方向的等离子体信号。实验发现激光焊接工艺参数对工件表面的镁元素等离子体信号强度的影响很大,小孔中各位置的光谱强度是变化的,那慷仍谛】椎木断蚍较蛑鸾ゼ跣。谛】椎纳疃确较蛳仍黾雍蠹跣接着,用电子探针显微分析仪测试了焊缝径向和深度方向的镁元素含量,用显微硬度计测试了焊缝径向方向的硬度,用万能试验机对焊接试件的抗拉强度进行测试。’在不同激光功率下,得到焊接试件焊缝中镁元素的平均含量,焊缝平均显微硬度以及试件的最后,分析了光纤激光焊接铝合金母材、热影响区以及熔合区的金相组织;馄浊慷群筒馐粤说暮阜熘械拿驹K睾拷卸员龋ü堑亩员龋治黾光深熔焊接铝合金时镁元素的烧损规律。得到了镁元素烧损率与显微硬度损失率以及抗拉强度损失率的关系。关键词:激光焊接;铝合金;镁元素烧损;子诘壤胱犹澹还馄仔藕牛怀煞植馐裕幌晕硬度;抗拉强度抗拉强度。用激光深熔焊接铝合金焊缝成分及性能研究
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插图索引图焊接气孔⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.桶逄跏紺激光器及其工作原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..型三维激光切割机床⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一机器人⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图熔宽和熔深与离焦量变化的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图辅助气体流量对铝合金焊缝表面形貌的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.す夂附勇梁辖鸸β屎退俣鹊钠ヅ淝洹图光纤激光焊接铝合金功率和速度的匹配区间⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯す夂附雍阜炜矶扔牒附铀俣鹊墓叵怠图庀思す夂附庸β视肴劭淼墓叵怠图光谱产生原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图孔内等离子体光谱信号观测实验方案图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图数控控制平台⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图光谱等离子体光谱照片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图深熔焊接的軱照片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图光纤激光焊接铝合金的等离子体特征谱线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图不同离焦量下测得的光谱数据砻娴点图馄浊慷扔肜虢沽康墓叵怠图煌髁肯碌墓馄资荨图馄浊慷扔肫髁康墓叵怠煌附铀俣认碌墓馄资荨图馄浊慷群秃附铀俣鹊墓叵怠图馄仔藕挪杉恢檬疽馔肌图】拙断虿煌恢玫墓馄资荨图焊接裂纹⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图图光纤布置示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图光谱仪与图煌す夤β氏碌墓馄浊慷取图馄浊慷群图す夤β实墓叵怠图馄浊慷仍诰断蛏系谋浠
图疃确较虿煌恢玫墓馄资荨图镁元素在径向上的分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图焊缝镁元素平均值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图焊缝区平均元素与激光功率的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图镁元素在深度方向的分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图深度方向镁元素平均值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图镁元素损失率与功率的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯显微硬度计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图晕⒂捕炔馐允约图晕⒂捕炔馐晕恢谩图晕⒂捕仍诰断蚍较蛏系姆植肌蚰苁笛榛焓笛槭约叽纭图覆亩狭押旯弁计图附咏油范狭押旯壅掌图ατΡ淝图估慷人鹗视牍β实墓叵怠铝合金焊缝金相照片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图馄浊慷群蚼K睾