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5083铝合金T型搭接接头高功率CO_2激光焊接工艺研究

许超  
【摘要】:随着可焊铝合金的发展和全球交通工具轻量化的趋势,铝合金T型接头在航天,船舶及汽车工业上有了越来越广泛的应用。但厚度大于4mm的T型接头由于设备局限很难通过挤压成型,而传统的T型接头角焊又往往受结构空间所限无法实施。本文利用大功率CO_2激光器,分别采用了激光焊接和激光-MIG复合焊接两种方式对6mm厚5083铝合金T型结构进行搭接焊。对5083铝合金T型搭接接头的激光焊接及激光-MIG复合焊接工艺进行了系统的研究,并对接头焊缝缺陷成因进行了分析。 首先,根据激光焊接5083铝合金T型搭接接头的试验要求及焊接特性,设计并优化了焊接定位装置和工装夹具,为后续的焊接工艺研究提供了装备条件。 其次,研究了铝合金T型搭接接头激光焊接工艺对焊缝成形的影响。试验结果表明:随着激光功率的增加、焊接速度的降低、焊缝熔深、熔宽与结合处宽度随之增加,离焦量、侧吹气体流量对焊缝尺寸影响不大,但对焊缝缺陷有较大影响。在优化的工艺参数下能得到较理想的焊缝成形,但工艺参数选择范围较窄。 第三,研究了铝合金T型搭接接头激光-MIG复合焊接工艺对焊缝成形的影响。试验结果表明:随着激光功率的增加、焊接速度的降低、焊缝熔深、熔宽与结合处宽度随之增加,较激光焊接,焊缝表面成形良好,但由于复合焊接时热输入增大,易导致焊缝坍塌,需在腹板两侧加持紫铜块辅助成形。光丝间距在2mm-4mm区间内能取得最大熔深和结合处宽度,随焊接间隙的增大,焊缝在结合处易出现一些焊接缺陷。 最后,分析了T型搭接接头气孔缺陷和焊缝成形缺陷的形成机理,并对激光焊接和激光-MIG复合焊接的焊缝气孔与焊缝成形进行了对比,探讨了激光-MIG复合焊接对焊缝气孔和焊缝成形的改善机制,并提出了改善焊缝成形的方案。


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