激光焊接工藝對(duì)Fe-Ni合金焊縫質(zhì)量的影響.pdf

1、Fe-Ni（36 wt.％）合金因其在室溫到230℃的溫度范圍內(nèi)具有極低的熱膨脹系數(shù)和良好的塑性，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，該合金的應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸從傳統(tǒng)精密儀器領(lǐng)域向電子工業(yè)領(lǐng)域拓展?；贔e-Ni（36 wt.％）合金的應(yīng)用背景及使用環(huán)境，對(duì)合金焊接性能研究的重要性也日益凸顯出來(lái)。由于該合金在使用傳統(tǒng)加工方法（如TIG、MIG）進(jìn)行焊接的過(guò)程中，極易形成焊接熱裂紋。但是用來(lái)避免該合金高裂紋敏感性的方法（如添加其他元素

2、），往往會(huì)在不同程度上破壞Fe-Ni(36 wt.％)合金的低膨脹特性，使焊縫處熱膨脹系數(shù)在一定程度上得到增大。文獻(xiàn)表明，小熱輸入量以及較高的冷卻速率有利于防止Fe-Ni（36 wt.％）合金熱裂紋的產(chǎn)生，因此選用合適的自熔焊接方法可能會(huì)解決高熱裂紋敏感性與改變合金元素成分帶來(lái)熱膨脹系數(shù)提高之間的矛盾?；诩す夂附泳哂袀鹘y(tǒng)焊接方法所不具備的一些優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)以及Fe-Ni(36wt.％)合金的焊接特性，本文采用Nd∶YAG激光器對(duì)Fe-Ni

3、（36 wt.％）合金板材實(shí)施自熔焊接，主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　焊接缺陷機(jī)理分析及改善。在對(duì)Fe-Ni（36 wt.％）合金進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該合金具有很高的氣孔傾向，分析工藝參數(shù)對(duì)焊接氣孔的影響規(guī)律，并總結(jié)氣孔以及帶氣孔焊道的一些典型特征，通過(guò)使用EDS檢測(cè)手段對(duì)氣孔內(nèi)壁進(jìn)行元素成分分析并結(jié)合氣孔特征推斷出氣孔的形成機(jī)理。結(jié)合氣孔形成機(jī)理，提出氣孔缺陷的解決方案以及可在實(shí)驗(yàn)中實(shí)際應(yīng)用的工藝改進(jìn)措施。
　　工藝參數(shù)對(duì)焊

4、縫形貌影響分析及性能檢測(cè)。在焊接氣孔得到解決的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)焊縫形貌和焊接質(zhì)量進(jìn)行研究，包括:(1)連續(xù)激光單道掃描實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)，采用單因素實(shí)驗(yàn)方法對(duì)Fe-Ni(36 wt.％)合金板材進(jìn)行連續(xù)激光單道掃描實(shí)驗(yàn)，截取焊縫截面并使用光學(xué)顯微鏡觀察、測(cè)量，以獲得焊縫截面形貌的特征尺寸數(shù)值，研究連續(xù)激光焊接工藝參數(shù)變化對(duì)焊縫截面幾何特征的影響規(guī)律并分析其原因。(2)脈沖激光與連續(xù)激光單道掃描對(duì)比分析。采用單因素實(shí)驗(yàn)方法對(duì)Fe-Ni

5、（36 wt.％）合金板材進(jìn)行脈沖（方波/正弦波）激光單道掃描實(shí)驗(yàn)，研究脈沖激光工藝參數(shù)對(duì)焊縫截面形貌幾何特征的影響規(guī)律并與連續(xù)激光焊接進(jìn)行對(duì)比，得出不同激光焊接模式之間的異同點(diǎn)并分析產(chǎn)生原因。(3)焊接接頭質(zhì)量檢測(cè)及分析。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)分析得到的結(jié)論選出合理的焊接參數(shù)，對(duì)2mm厚Fe-Ni(36 wt.％)合金板材實(shí)施焊接并對(duì)該合金焊縫的顯微組織、接頭拉伸性能以及熱膨脹性能進(jìn)行測(cè)試，分析其形成和與基材性能差異之間的原因，為Fe-Ni（3