柴油发动机飞锤支架激光深熔焊接工艺理论与实验研究

摘要

本文在分析柴油发动机飞锤支架传统连接方式的特点和失效方式的基础上,提出采用激光焊接的连接方法,通过理论分析初步选择激光焊接参数,然后根据实验结果对激光参数进行调整,获得能够保证焊缝质量并可用于实际生产的焊接参数。本课题的主要研究工作如下:
　　 本文分析了激光深熔焊接过程中的热力学运动,建立单脉冲激光焊接过程中焊缝尺寸与焊接参数之间的耦合关系,然后分析重复频率激光焊接过程中扫描激光脉冲的搭接对焊接的影响,得到重复频率激光焊接的参数初步优化选择方法。
　　 对柴油发动机飞锤支架进行激光深熔焊接实验,并根据焊接过程中出现的问题调整激光焊接参数,获得了能够保证焊缝质量的焊接参数。并对飞锤支架的形位精度、拆卸扭矩以及焊缝的显微硬度和残余应力进行了检测。
　　 利用电子扫描电镜对焊缝组织进行金相分析,研究了焊缝各区域的组织特征,对激光深熔焊接过程中出现的各种缺陷的形成条件进形行分析,并提出相应的解决方法。
　　 本课题的创新之处在于:
　　 1.改变了柴油发动机飞锤支架的连接工艺方式,将传统的钎焊或销铆连接方式改为激光焊接方式。
　　 2.通过求解单脉冲激光焊接的温度场数学模型,得到单脉冲焊接时焊缝形状尺寸与激光参数以及材料参数之间耦合关系的数学表达式。
　　 3.在单脉冲焊接的基础上,通过分析重复脉冲激光束的搭接方式,求得重复频率激光焊接时的激光功率密度、脉冲宽度以及脉冲频率等的初步优化选择方法。
　　 4.通过柴油发动机飞锤支架的激光焊接实验,获得了能够满足实际生产需要的激光焊接参数。耐久考核1000h,情况良好,达到国外同类产品可靠性先进指标水平。
　　 本课题的研究成果已用于实际生产,通过跟踪调查发现焊接质量良好,满足飞锤支架的工作要求,没有因支架轴脱出而发生故障,取得了预期的效果。