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抗拉强度激光深熔焊接铝合金焊缝成分与性能大纲

收藏本文 2024-02-11 点赞:24873 浏览:109405 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:本论文针对铝合金激光焊接的主要不足,用CO2激光器和光纤激光器对5052铝合金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,探讨了激光功率、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。论文首先浅析了镁元素在铝合金中的作用及其在焊接历程中的烧损对焊缝机械力学性能的影响。激光焊接历程中,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。5052铝合金中含有低沸点的镁元素,由于Mg的沸点(1380K)比铝的沸点(2723K)低很多,并且Mg的沸点仅仅比铝的熔点(933K)高447K,所以在焊接历程中部分镁元素以金属蒸汽的形式以熔池中溢出,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,为了探讨光纤激光焊接5052铝合金镁元素的烧损,用光谱浅析技术对等离子体进行在线监测,采取特殊设计的实验装置采集了激光深熔焊接5052铝合金历程中孔内等离子体的光谱信号。探讨了焊接工艺参数对Mg I光谱强度的影响,并在一定的焊接工艺参数下,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,Mg I的强度在小孔的径向方向逐渐减小,而在小孔的深度方向先增加后减小。接着,用电子探针显微浅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抗拉强度。最后,浅析了光纤激光焊接5052铝合金母材、热影响区以及熔合区的金相组织;用Mg I光谱强度和测试了的焊缝中的镁元素含量进行比较,通过它们的比较,浅析激光深熔焊接5052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联系。关键词:激光焊接论文铝合金论文镁元素烧损论文孔内等离子体论文光谱信号论文成分测试论文显微硬度论文抗拉强度论文

    摘要5-6

    Abstract6-8

    目录8-11

    插图索引11-13

    附表索引13-14

    第一章 绪论14-26

    1.1 引言14-15

    1.2 铝合金的焊接15-16

    1.3 激光焊接技术16-17

    1.4 铝合金激光焊接的难点17-21

    1.4.1 铝合金焊接吸收率不足18-19

    1.4.2 焊接气孔19-20

    1.4.3 焊接热裂纹20-21

    1.5 国内外的探讨近况21-24

    1.5.1 合金元素的烧损及对力学性能的影响探讨21-23

    1.5.2 等离子体的探讨23-24

    1.6 本课题的探讨内容24-26

    第二章 铝合金激光焊接工艺实验26-38

    2.1 实验设备和材料26-29

    2.1.1 激光器26-28

    2.1.2 机床和机器人28-29

    2.2 实验材料29

    2.3 焊前准备29

    2.4 焊接工艺实验29-37

    2.4.1 CO_2激光焊接阈值实验30-31

    2.4.2 离焦量对焊缝成形的影响31

    2.4.3 保护气体流量对焊缝表面的影响31-33

    2.4.4 正交实验33-34

    2.4.5 激光功率和焊接速度对焊缝成形的影响34-37

    2.4.5.1 功率和速度的匹配36

    2.4.5.2 焊接速度对焊缝成形的影响36

    2.4.5.3 激光功率对焊缝成形的影响36-37

    2.5 本章小结37-38

    第三章 铝合金焊接镁元素光谱辐射探讨38-57

    3.1 等离子体的概念38-39

    3.2 等离子体光谱浅析技术39-40

    3.2.1 光谱的产生39

    3.2.2 光谱检测策略39-40

    3.3 实验案例40-42

    3.4 实验设备42-43

    3.5 实验历程43

    3.6 等离子体信号的采集43-45

    3.7 工艺参数对等离子体信号的影响45-53

    3.7.1 离焦量对光谱强度的影响46-47

    3.7.2 气流量对光谱强度的影响47-49

    3.7.3 焊接速度对光谱强度的影响49-51

    3.7.4 激光功率对光谱强度的影响51-53

    3.8 光谱强度在径向和深度方向的变化53-56

    3.8.1 光谱强度在径向的变化53-54

    3.8.2 光谱强度在深度方向的变化54-56

    3.9 本章小结56-57

    第四章 镁元素烧损及其对力学性能影响57-76

    4.1 焊缝镁元素含量测试57-64

    4.1.1 实验设备57-58

    4.1.2 试件制作58

    4.1.3 实验历程58-59

    4.1.4 实验结果59-63

    4.1.4.1 焊缝镁元素在径向上的分布59-63

    4.1.4.2 焊缝镁元素在深度方向的含量63

    4.1.5 Mg元素烧损率63-64

    4.2 焊缝显微硬度测试64-68

    4.2.1 实验设备64-65

    4.2.2 实验历程65

    4.2.3 显微硬度在径向方向的分布65-67

    4.2.4 显微硬度损失率67-68

    4.3 焊接接头抗拉强度测试68-70

    4.3.1 实验设备和策略68

    4.3.2 实验结果68-70

    4.3.3 抗拉强度损失率70

    4.4 焊缝金相组织浅析70-71

    4.5 光谱强度与焊缝中镁含量的联系71-73

    4.6 镁元素烧损对焊后力学性能的影响73-75

    4.6.1 Mg含量对Al—Mg合金性能的影响73-74

    4.6.2 焊缝镁元素烧损对力学性能的影响74-75

    4.7 本章小结75-76

    结论及展望76-79

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