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《山东大学》 2012年
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铝合金活性剂激光焊接工艺研究

周金亮  
【摘要】:铝合金以其比强度高、耐腐蚀、导电及导热性能优异等优点,在国防和经济建设的许多领域被广泛应用。作为一种高效的高能束焊接工艺,激光焊是实现铝合金结构连接最具技术和经济优势的加工方法。但由于铝合金对激光的高反射和自身的高导热性,使得激光焊接铝合金遇到很多的问题,如反射率高造成的热效率低、熔深浅、以及表面成形差等。近年来,A-TIG焊接工艺的发展所呈现出的能够大幅度提高焊缝熔深的特点为铝合金激光焊接问题的解决提供了一种思路。本研究将活性焊接技术引入铝合金激光焊接,以期解决激光焊接铝合金的难题,提高焊接热效率、增大焊缝熔深。 本文研究了不同活性剂对铝合金激光焊接熔深、表面成形、显微组织的影响,研制了能够改善焊缝表面成形和增加熔深的双组元和多组元活性剂,研究了活性剂涂敷量对焊接熔深的影响以及活性剂成分在焊缝中的存在性,并对活性剂增加铝合金激光焊接机理进行了探讨。 试验结果表明:氧化物可明显增加焊缝熔深,氟化物对改善焊缝表面成形、减小熔宽和气孔率有比较明显的作用,多组元活性剂的增加焊缝熔深效果一般优于单组元活性剂。研制出的双组元活性剂配方NaF+Ni2O3在CO2激光功率3.5kW、焊接速度0.3m/mmin和离焦量-1mm的工艺参数下可以焊透1.8mm的6013铝合金板,焊缝表面成形良好,无气孔缺陷。研制出的多组元活性剂AF1(12.0%V2O5+81.4%NaF+6.6%Cr2O3)在焊接速度1m/min、离焦量-1mm、Nd:YAG激光功率2kW和活性剂涂敷量12.5mg/cm2的工艺参数下可以得到2.130mm的熔深,焊缝熔深随着活性剂涂敷量的增加而增加。通过对焊缝不同区域的成分分析,活性剂的加入并未改变焊缝成分。通过热电偶测温试验,发现加入活性剂使得距焊缝中心5mm处峰值温度由110℃增加为133℃,活性剂增加了铝合金激光焊接的热输入,分析认为活性剂增加铝合金激光焊接熔深,一方面由于表面活性剂改变了铝合金表面情况,增加了对激光吸收率从而增加了焊接热输入,增加了焊缝熔深;另一方面,加入活性剂之后焊接过程中产生的光致等离子体增加了铝合金板与激光之间的能量耦合,增加了焊接热效率,增加了焊缝熔深。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TG456.7

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【参考文献】
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