鋁合金與薄板不銹鋼脈沖激光點焊工藝及缺陷控制研究.pdf

1、鋁合金材料密度小、比強度高，導熱性能遠優(yōu)于塑料，且具有良好的耐腐蝕能力，是制造電子產(chǎn)品外殼的最佳選材之一。激光焊接作為精密、高效的先進連接方法，已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)，以脈沖激光作為焊接熱源，可以精確地控制焊接過程中的熱輸入量，有利于控制變形，適合電子產(chǎn)品中微小零部件的精密連接。
　　本文使用Nd:YAG脈沖激光器，對0.2mm不銹鋼薄板與2.6mm鋁合金板材進行搭接點焊試驗，研究了電流、脈寬、離焦量等工藝參數(shù)對焊點尺寸與焊點成型質(zhì)

2、量的影響。結果表明，焊點表面形狀近似為圓形，電流或脈寬增大時，焊點表面與焊點結合面尺寸均增加，表面出現(xiàn)飛濺與裂紋的傾向也增大；離焦量影響電流、脈寬的可選擇范圍，與離焦量為0時相比，離焦量為-4mm時對應的脈寬、電流工藝參數(shù)窗口更大，更容易獲得熔深合適且無裂紋的焊點；-4mm離焦量時，焊點的熔深與電流、脈寬的乘積呈正相關，脈寬比電流對焊點熔深的影響更顯著；當氣體流速為20L/min，保護氣罩距離試樣表面4mm時，可達到良好的保護效果，焊點

3、表面光潔、無氧化。
　　對0.2mm不銹鋼與1.0mm鋁合金脈沖激光點焊的工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，結果表明，離焦量為-4mm，在電流介于90-95A、脈寬介于6-10ms的矩形參數(shù)窗口內(nèi)，可獲得無宏觀裂紋、成型良好的焊點，單焊點的抗拉伸剪切力最高可達到25.0N。研究了焊點數(shù)量與位置對接頭最大抗拉伸剪切力的影響，并優(yōu)化了焊點布置，結果表明：單排焊點個數(shù)超過4時，繼續(xù)增加單排焊點的數(shù)量對最大抗拉伸剪切力的增強效果不明顯，使焊點按雙排分布

4、會得到更大的抗拉剪力值；當焊點個數(shù)為8、間距為4.5mm，且焊點按雙排對齊分布時，最大抗拉剪力可達236.8N。
　　焊點內(nèi)的組織主要為柱狀晶，有時在焊點中心還會出現(xiàn)等軸晶。當電流與脈沖能量較大時，焊點組織為粗大的柱狀晶；當電流與脈沖能量較小時，柱狀晶晶粒尺寸較小，且焊點中心會出現(xiàn)等軸晶。在焊點-鋁合金熔合線區(qū)域的組織成分包括 FeAl型化合物、Fe2Al3型化合物，以及FeAl3型化合物與Al固溶體的混合相。
　　焊點內(nèi)出

5、現(xiàn)的裂紋主要有表面裂紋與熔合線裂紋。表面裂紋是一種熱裂紋，是由于低熔點共晶雜質(zhì)與低熔點元素在焊點中心聚集造成的。熔合線區(qū)域裂紋是一種由脆性相導致的裂紋，產(chǎn)生的主要原因是熔合線內(nèi)外兩側生成了 FeAl、Fe2Al3、FeAl3等類型的脆性金屬間化合物。氣孔的產(chǎn)生，一方面是由于焊前未對鋁合金母材與不銹鋼母材進行嚴格的清洗與徹底的烘干造成的，另一方面是由于氣體析出條件差導致的。在焊前仔細去除鋁合金表面氧化膜，嚴格清洗試樣并徹底烘干，通過改善熔