文档介绍：学校代号 10532 学号 S1102W245
分类号 TG665 密级公开
工程硕士学位论文
5052 铝合金激光焊接焊缝及其气孔
研究
学位申请人姓名张恒
培养单位机械与运载工程学院
导师姓名及职称刘继常教授刘林峰高工
学科专业车辆工程
研究方向激光加工
论文提交日期 2013 年 5 月 23 日
学校代号:10532
学号:S1102W245
密级:公开
湖南大学工程硕士学位论文
5052 铝合金激光焊接焊缝及其气孔
研究
学位申请人姓名: 张恒
导师姓名及职称: 刘继常教授刘林峰高工
培养单位: 机械与运载工程学院
专业名称: 车辆工程
论文提交日期: 2013 年 5 月 23 日
论文答辩日期: 2013 年 6 月 02 日
答辩委员会主席: 龚金科教授
The Research On Weld bead and Porosity of 5052 Aluminum
Laser Butt Welding
By
ZHANG Heng
. (Hunan Institute of Technology) 2011
A thesis submitted in partial satisfaction of the
Requirements for the degree of
Master of Engineering
in
Vehicle Engineering
in the
Graduate School
of
Hunan University
Supervisor
Professor LIU Jichang
Senior Engineer LIU Linfeng
May,2013
湖南大学
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作者签名: 日期: 年月日
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作者签名: 日期: 年月日
导师签名: 日期: 年月日
I
5052 铝合金激光焊接焊缝及其气孔研究
摘要
高强铝合金是轻量化中替代钢材的理想材料,但对于铝合金的连接依然存在
很多问题,激光焊接由于能量密度高、热输入集中等优点而明显优于其他连接方
法,但焊缝中最常出现的气孔问题仍有待进一步研究。本研究采用 3kW 半导体
激光器,探究 5052 铝合金的对接焊焊缝形貌和气孔问题并提出解决方案。
研究发现,激光功率、焊接速度以及离焦量对焊缝表面形貌的影响较大,而
保护气流量对其表面形貌相对影响较小。激光功率和焊接速度过大或过小都不能
得到良好的表面形貌;离焦量在-2mm 到+1mm 区间能得到良好焊缝形貌。
焊缝组织在横向方向上组织变化明显,焊缝区域为明显的树枝状晶粒,且晶
粒尺寸粗大,焊缝热影响区域非常窄小,为明显的柱状晶组织,由于激光焊接的
速度非常快,对熔池的快速加热和冷却作用,导致焊缝热影响区晶粒明显细化,
柱状晶生长方向垂直于熔合线向焊缝中心延伸。由于母材中合金元素的蒸发烧损
及熔池的重力作用,使得焊缝的顶部底部均有少量凹陷,焊缝中心硬度较母材及
热影响区降低。
气孔的产生使得焊缝的有效工作截面减小、机械性能下降,尤其是工艺气孔。
其主要形成原因是激光深熔焊接过程熔池中匙孔的不稳定,匙孔前沿产生坍塌将
气体卷入封闭,无法逃逸出的气体便形成气孔。研究表明,不同激光功率、焊接
速度及保护气流量时,匙孔的大小和稳定性都不同,从而影响焊缝中的气孔数量。
最后在对接焊时采取预置间隙的方式探究其对焊缝气孔的影响。研究发现,
在合适间隙时,匙孔稳定性增强,熔池中卷入的气体经过间隙逃逸出去,从而使
工艺气