7075高强铝合金CO激光填丝焊接的研究

摘要

7075高强铝合金是常温下强度最高的铝合金，在航空航天、汽车、轻型轨道交通等工业部门有着及其广泛的应用。由于7075铝合金很难用一般的熔焊方式来焊接，不被推荐为焊接材料，用来做结构件时通常用采用落后铆接形式，但这些连接方法会增加结构重量和增加经济、能源消耗。激光束具有很高的能量密度，所以用激光进行焊接不仅速度快，而且变形小，但是激光焊接铝合金同样会遇到一般熔焊方法焊接铝合金时出现的气孔、裂纹等缺陷。为了消除这些缺陷，在激光焊接过程中加入焊丝是一种非常实用的方法，国际上有关此方面的研究已很深入并开始走向工业应用。本文的主要研究内容就是从实验方面研究采用填充焊丝的方式对7075铝合金进行激光焊接。 对现有喷嘴进行了改进，设计出了一种同轴三层结构送丝头，它不仅可以将焊丝送到熔池，同时能对焊缝进行有效地的保护。经实验证实，此送丝头完全能满足填丝焊接的要求。焊缝整齐美观，无咬边、下陷、不连续等宏观缺陷。 对填丝焊接过程进行的高速摄像和金相分析表明，焊接过程比未填丝稳定，金属蒸汽和等离子体被有效压缩。利用优化的焊接工艺参数，在SlabCO2激光器上成功地对7075铝合金进行了激光填丝焊接，使用成分为A1Si12的填充焊丝可以有效地消除热裂纹和气孔，不热处理和热处理后的焊缝拉伸强度分别为360,81Mpa和404.2Mpa。采用成分为A1Mg4.5MnZr的焊丝不热处理和热处理后的焊缝拉伸强度分别为414.58Mpa和482.56Mpa，最高可达母材拉伸强度的88％。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1本课题的研究背景

1.2铝合金的焊接特性和现状

1.2.1铝合金的焊接特性

1.2.2铝合金焊接现状

1.3激光焊接铝合金特点和难点

1.3.1激光焊接铝合金的特点

1.3.2激光焊接铝合金的难点

1.4本课题主要研究内容

第2章激光填丝焊接用装备及试验条件

2.1 CO2激光填充焊丝焊接系统

2.1.1激光器

2.1.2送丝机

2.1.3送丝喷嘴

2.2试验辅助设备

2.3试验材料及处理

2.4试验金相处理

第3章7075铝合金激光焊接焊缝成型研究

3.1引言

3.2试验方法

3.3试验结果及分析

3.3.1聚焦镜焦距的影响

3.3.2材料成分的影响

3.3.3气体的影响

3.3.4激光功率对焊缝成型的影响

3.3.4焊接速度对焊缝成型的影响

3.3.5背保护对焊缝成型的影响

3.4小结

第4章7075铝合金的激光填丝焊接

4.1前言

4.2试验方案

4.3试验结果和分析

4.3.1填充焊丝的加热机制

4.3.2送丝方式对焊丝加热机制的影响

4.3.3焊丝相对于激光束位置对焊接过程的影响

4.3.4填充焊丝对激光焊接稳定性的影响

4.3.5送丝速度

4.3.6送丝角度

4.3.7离焦量

4.4焊缝性能

4.4.1焊缝拉伸性能

4.4.2焊接接头的断口分析

4.4.3焊缝组织成分分析

4.5本章小结

结论

参考文献

致谢