镀锌钢激光添加铜粉搭接焊的试验研究与模拟

【摘要】：随着人们对钢铁防腐要求的提高,镀锌钢板作为一种经济实惠耐用及抗腐蚀性强的材料越来越受到广泛地应用。激光焊接技术在汽车零部件中有着极其重要的作用。激光焊接速度快,热影响区小,焊缝组织细化,焊接变形小,一般激光焊缝的机械性能都强于母材。本文研究了镀锌钢激光焊接的等离子体温度与工艺参数的关系,并且在此基础上重点研究了添加不同浓度铜粉的镀锌钢光纤激光搭接焊实验。 首先,采用基于密度泛函理论Castep程序软件,计算了锌金属间化合物CuZn、MgZn2与NiZn的结构稳定性、弹性常数等力学性质。计算了不同浓度的Cu与Zn结合形成的固溶体的力学性能。通过对锌合金化合物的模拟,为后文进行镀锌钢的激光添粉焊接作一定的理论指导与预测。 其次,通过研究镀锌钢激光焊接的等离子体温度与工艺参数,分析得到了激光功率、焊接速度、离焦量、保护气体流量与等离子体温度的关系曲线,研究结果表明,工艺参数对等离子体温度有一定影响,并且保护气体流量对等离子体温度影响比较明显,随保护气体流量增大而减少;焊接速度对等离子体温度影响最小,上下偏差为1323K,并且等离子体温度的变化可以为激光深熔焊接的实时监测及预测提供一定的理论指导。 最后,重点进行了添加不同浓度的铜粉的镀锌钢光纤搭接焊实验,检测了焊接接头的力学性能、断口形貌、成分分布、主要物相。通过试验数据的处理和分析,得出了添加不同浓度铜粉的镀锌钢光纤搭接焊的焊接接头性能。