鋁-鋼異種金屬激光填絲焊接工藝研究.pdf

1、現(xiàn)代社會(huì)能源的緊缺,大眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),使節(jié)能減排的產(chǎn)品越來越受到消費(fèi)者的青睞。世界著名廠家在產(chǎn)品中紛紛采用兩種材料連接的模式,來減輕產(chǎn)品自身重量。本文以汽車車身采用鋁/鋼的結(jié)構(gòu)來減輕自重為主要應(yīng)用背景,以6061鋁合金和DC06鋼板的焊接工藝為主要研究對(duì)象,提出使用激光填絲焊接工藝,過程中通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)解決鋁/鋼焊接中存在的問題,對(duì)焊縫界面和內(nèi)部組織及物相做了分析,最后測(cè)試了力學(xué)性能。
　　 首先采用SlabCO2激光器,對(duì)

2、6061鋁合金和DC06鋼板的激光填絲焊接工藝進(jìn)行研究。通過研究激光功率、離焦量、焊接速度速度、送絲速度對(duì)焊縫成形的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了兩組成形好的參數(shù)區(qū)。找出了焊縫成形的評(píng)價(jià)因素(焊縫的有效寬度、鋼板熔化的寬度和深度、熔化區(qū)面積)與焊縫成形之間的規(guī)律。另外對(duì)焊縫內(nèi)部局部未熔合缺陷和氣孔產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析,并提出解決方法。
　　 最后,利用OLYMPUSPMG3光學(xué)顯微鏡和HITACHI產(chǎn)冷場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡S4800(SEM),研究了

3、激光功率分別為2200W和3000W焊接接頭的顯微組織和金屬間化合物形貌。利用掃描電鏡自帶能譜(EDS)對(duì)界面進(jìn)行線掃描,結(jié)果顯示,使用以上兩種功率焊接時(shí),界面處Al和Fe元素均發(fā)生了擴(kuò)散現(xiàn)象。利用EDS對(duì)界面金屬間化合物以及焊縫內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行成分分析,結(jié)果顯示:功率為2200W時(shí),鋼板熔化區(qū)界面層主要物相是FeAl和α-Fe固溶體;功率為3000W時(shí),鋼板熔化區(qū)界面層主要物相是Fe3Al和α-Fe固溶體。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)激光功率為300

4、0W時(shí),焊縫中出現(xiàn)了大量FeAl金屬間化合物。并且激光熱輸入量越大,其內(nèi)部FeAl等金屬間化合物越多,嚴(yán)重威脅接頭力學(xué)性能。因此,焊接過程中必須嚴(yán)格控制激光的熱輸入量。對(duì)功率為2200W和3000W的接頭做力學(xué)性能測(cè)試:顯微硬度測(cè)試顯示,金屬間化合物處的硬度值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它區(qū)域,且硬度值隨著激光功率的增大而增大,最大硬度達(dá)650HV。拉剪試驗(yàn)顯示,功率為2200W的接頭韌性較好,其最大抗拉剪強(qiáng)度達(dá)到149.6Nmm-1。
　　 本