《5052铝合金激光焊接焊缝及其气孔研究（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5052铝合金激光焊接焊缝及其气孔研究（学位论文-工学）（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学 校 代 号 10532 学 号 S1102W245分 类 号 TG665 密 级 公 开工 程 硕 士 学 位 论 文5052 铝 合 金 激 光 焊 接 焊 缝 及 其 气 孔研 究学 位 申 请 人 姓 名 张 恒培 养 单 位 机 械 与 运 载 工 程 学 院导 师 姓 名 及 职 称 刘 继 常 教 授 刘 林 峰 高 工学 科 专 业 车 辆 工 程研 究 方 向 激 光 加 工论文提交日期 2013 年 5 月 23 日学 校 代 号 ： 10532学 号 ： S1102W245密 级 ： 公 开湖 南 大 学 工 程 硕 士 学 位 论 文5052 铝合金激光焊接焊缝及其气
2、孔研 究学 位 申 请 人 姓 名 ： 张 恒导 师 姓 名 及 职 称 ： 刘 继 常 教 授 刘 林 峰 高 工培 养 单 位 ： 机 械 与 运 载 工 程 学 院专 业 名 称 ： 车 辆 工 程论 文 提 交 日 期 ： 2013 年 5 月 23 日论 文 答 辩 日 期 ： 2013 年 6 月 02 日答 辩 委 员 会 主 席 ： 龚 金 科 教 授The Research On Weld bead and Porosity of 5052 AluminumLaser Butt WeldingByZHANG HengB.E. (Hunan Institute of Techn
3、ology) 2011A thesis submitted in partial satisfaction of theRequirements for the degree ofMaster of EngineeringinVehicle Engineeringin theGraduate SchoolofHunan UniversitySupervisorProfessor LIU JichangSenior Engineer LIU LinfengMay， 2013湖 南 大 学学 位 论 文 原 创 性 声 明本 人 郑 重 声 明 ： 所 呈 交 的 论 文 是 本 人 在 导 师
4、的 指 导 下 独 立 进 行 研 究 所 取 得 的研 究 成 果 。 除 了 文 中 特 别 加 以 标 注 引 用 的 内 容 外 ， 本 论 文 不 包 含 任 何 其 他 个 人 或集 体 已 经 发 表 或 撰 写 的 成 果 作 品 。 对 本 文 的 研 究 做 出 重 要 贡 献 的 个 人 和 集 体 ， 均已 在 文 中 以 明 确 方 式 标 明 。 本 人 完 全 意 识 到 本 声 明 的 法 律 后 果 由 本 人 承 担 。作 者 签 名 ： 日 期 ： 年 月 日学 位 论 文 版 权 使 用 授 权 书本 学 位 论 文 作 者 完 全 了 解 学 校 有
5、关 保 留 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 ， 同 意 学 校 保留 并 向 国 家 有 关 部 门 或 机 构 送 交 论 文 的 复 印 件 和 电 子 版 ，允 许 论 文 被 查 阅 和 借 阅 。本 人 授 权 湖 南 大 学 可 以 将 本 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内 容 编 入 有 关 数 据 库 进 行 检索 ， 可 以 采 用 影 印 、 缩 印 或 扫 描 等 复 制 手 段 保 存 和 汇 编 本 学 位 论 文 。本 学 位 论 文 属 于1、 保 密 ， 在 年 解 密 后 适 用 本 授 权 书 。2、 不 保 密 。（ 请 在 以 上 相
6、应 方 框 内 打 “” ）作 者 签 名 ： 日 期 ： 年 月 日导 师 签 名 ： 日 期 ： 年 月 日I5052 铝 合 金 激 光 焊 接 焊 缝 及 其 气 孔 研 究摘 要高 强 铝 合 金 是 轻 量 化 中 替 代 钢 材 的 理 想 材 料 ， 但 对 于 铝 合 金 的 连 接 依 然 存 在很 多 问 题 ， 激 光 焊 接 由 于 能 量 密 度 高 、 热 输 入 集 中 等 优 点 而 明 显 优 于 其 他 连 接 方法 ， 但 焊 缝 中 最 常 出 现 的 气 孔 问 题 仍 有 待 进 一 步 研 究 。 本 研 究 采 用 3kW 半 导 体激 光 器
7、 ， 探 究 5052 铝 合 金 的 对 接 焊 焊 缝 形 貌 和 气 孔 问 题 并 提 出 解 决 方 案 。研 究 发 现 ， 激 光 功 率 、 焊 接 速 度 以 及 离 焦 量 对 焊 缝 表 面 形 貌 的 影 响 较 大 ， 而保 护 气 流 量 对 其 表 面 形 貌 相 对 影 响 较 小 。 激 光 功 率 和 焊 接 速 度 过 大 或 过 小 都 不 能得 到 良 好 的 表 面 形 貌 ； 离 焦 量 在 -2mm 到 +1mm 区 间 能 得 到 良 好 焊 缝 形 貌 。焊 缝 组 织 在 横 向 方 向 上 组 织 变 化 明 显 ， 焊 缝 区 域 为
8、明 显 的 树 枝 状 晶 粒 ， 且 晶粒 尺 寸 粗 大 ， 焊 缝 热 影 响 区 域 非 常 窄 小 ， 为 明 显 的 柱 状 晶 组 织 ， 由 于 激 光 焊 接 的速 度 非 常 快 ， 对 熔 池 的 快 速 加 热 和 冷 却 作 用 ， 导 致 焊 缝 热 影 响 区 晶 粒 明 显 细 化 ，柱 状 晶 生 长 方 向 垂 直 于 熔 合 线 向 焊 缝 中 心 延 伸 。 由 于 母 材 中 合 金 元 素 的 蒸 发 烧 损及 熔 池 的 重 力 作 用 ， 使 得 焊 缝 的 顶 部 底 部 均 有 少 量 凹 陷 ， 焊 缝 中 心 硬 度 较 母 材 及热 影
9、 响 区 降 低 。气 孔 的 产 生 使 得 焊 缝 的 有 效 工 作 截 面 减 小 、 机 械 性 能 下 降 ， 尤 其 是 工 艺 气 孔 。其 主 要 形 成 原 因 是 激 光 深 熔 焊 接 过 程 熔 池 中 匙 孔 的 不 稳 定 ， 匙 孔 前 沿 产 生 坍 塌 将气 体 卷 入 封 闭 ， 无 法 逃 逸 出 的 气 体 便 形 成 气 孔 。 研 究 表 明 ， 不 同 激 光 功 率 、 焊 接速 度 及 保 护 气 流 量 时 ， 匙 孔 的 大 小 和 稳 定 性 都 不 同 ， 从 而 影 响 焊 缝 中 的 气 孔 数 量 。最 后 在 对 接 焊 时
10、采 取 预 置 间 隙 的 方 式 探 究 其 对 焊 缝 气 孔 的 影 响 。 研 究 发 现 ，在 合 适 间 隙 时 ， 匙 孔 稳 定 性 增 强 ， 熔 池 中 卷 入 的 气 体 经 过 间 隙 逃 逸 出 去 ， 从 而 使工 艺 气 孔 数 明 显 减 少 ， 焊 缝 抗 拉 强 度 得 到 提 高 ， 但 是 随 着 间 隙 变 大 ， 焊 缝 中 材 料减 少 ， 焊 接 过 程 将 无 法 进 行 。关 键 词 ： 5052 铝 合 金 ； 激 光 焊 接 ； 焊 缝 形 貌 ； 气 孔 ； 预 置 间 隙II工程硕士学位论文AbstractHigh strength
11、aluminum alloy is an ideal material to replace steel in lightweight,but there is still a lot of problems for the connection of aluminum alloys, laserwelding has the advantages of high energy density, heat input concentration andsignificantly better than the other connection method, but the porosity
12、problem mostoften appears in the weld remains to be further research. 3 kw semiconductor laser isapplied in this study, to explore the butt welding of 5052 aluminum alloy weldappearance and porosity problem and solutions are put forward.Studies have found that the laser power, welding speed and defo
13、cus have biggerinfluence on the weld surface morphology, and protection gas flow on the surfacemorphology is relatively less affected. It is unable to get a good surface topographywhile laser power and welding speed is too large or too small; defocusing amount inthe -2mm to +1mm range can get good w
14、eld appearance.The weld microstructure of organizational change significantly in the transversedirection, weld area for obvious dendritic grain, and grain size is coarse. weld heataffected zone is very narrow, presents the obvious columnar structure. The fast speedof laser welding have a rapid heati
15、ng and cooling effect on molten pool, which lead tothe grains of weld heat affected zone was obviously refined. The columnar crystalgrowth direction is perpendicular to the fusion line extends to the weld center.Evaporation loss because of the alloying elements in parent metal and gravity ofmolten p
16、ool, making the top and bottom of the weld are all in a small amount of sag.Weld center lower hardness compared with the parent metal and heat affected zone.Production of porosity makes the effective work of weld cross section decreases,mechanical performance degradation, especially the process air hole. Its main cause isthe deep penetration laser welding process of the keyhole molten
