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镁、铝异种金属激光胶接焊工艺的研究

王恒  
【摘要】:轻金属的大量应用对连接技术提出了新的要求,促使了连接技术的不断创新,以适应产业发展的要求。目前焊接工艺广泛应用于工业生产中,但在某些领域还存在限制。对于难焊材料,由于冶金上的原因,仅仅采用焊接工艺很难实现良好的连接,例如镁、铝等异种金属之间的焊接。 本文借鉴胶接点焊技术在金属连接上的应用,首次提出采用将激光连续焊与胶接相复合的新技术(即激光胶接焊技术)来连接镁、铝异种金属。课题以AZ31B镁合金和6061铝合金为研究对象,研究了镁合金同种材料、镁合金和铝合金异种材料以及不同胶层厚度的镁合金和铝合金异种材料的激光胶接焊工艺与机理,对焊接工艺参数的选取、接头的微观组织、元素分布、接头的力学性能及其焊接缺陷等内容进行了深入的探讨。 试验结果表明,激光胶接焊接头在一定的参数下,焊缝成形良好,无明显焊接缺陷,焊缝区内胶层受热分解并以气体形式逸出焊缝,并未影响焊缝的组织熔合;焊缝边缘附近胶层炭化裂解,存在很窄的胶层失效区,对接头承载性能影响不大。与单一的胶接接头和焊接接头相比,相同尺寸试件的激光胶接焊接头剪切力最大。激光胶接焊接头的抗剥离力远大于胶接接头的抗剥离力。 激光胶接焊镁合金和铝合金异种材料,焊缝下板的组织呈涡流状,焊缝底部镁和铝元素的熔合区存在金属间化合物层,该金属间化合物层由Al_3Mg_2和Al_(12)Mg_(17)组成,这是造成其接头断裂的主要原因。同时,胶粘剂的加入使焊缝的熔深增加。 激光胶接焊较厚胶层的镁合金和铝合金异种材料,镁、铝合金胶接接头需采用两道焊工艺,在合适的参数下才能使其成功焊接。通过对比接头的横截面,发现胶层增厚,熔深减小。较厚胶层的镁合金和铝合金激光胶接焊接头比较薄胶层的镁合金和铝合金激光胶接焊接头的剪切力要大。 通过研究表明,实际生产中的镁合金和铝合金激光胶接焊,在不引起工艺条件复杂化的前提下,应考虑选择较厚的胶层厚度。


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