激光深熔焊接鋁合金的模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、鋁合金具有重量輕、耐腐蝕性、導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性好和在低溫下能保持良好的力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)，因此鋁合金在汽車(chē)工業(yè)與航空航天工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。由于鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)很大和其它一些物理性質(zhì)，使得鋁合金的焊接性能很差，用傳統(tǒng)的焊接方法(比如TIG焊與MIG焊)焊鋁一般都比較困難并且存在很多焊接缺陷，如在焊后容易出現(xiàn)裂紋和氣孔，同時(shí)焊接過(guò)程還會(huì)造成低熔點(diǎn)合金元素(如鎂、鋅)的燒損，這些焊接缺陷嚴(yán)重阻礙了鋁合金進(jìn)一步的應(yīng)用。激光焊接鋁合金正是解決上述

2、問(wèn)題的有效方法之一。 小孔效應(yīng)是激光深熔焊接的基礎(chǔ)，而在研究小孔效應(yīng)在焊接中的作用之前，必須先得到小孔的形狀和尺寸?？墒窃诩す夂附咏饘俨牧蠒r(shí)小孔位于工件的內(nèi)部，這使得小孔的形狀很難直接觀測(cè)到。在本文中設(shè)計(jì)一個(gè)在激光焊接鋁和GG17玻璃時(shí)，透過(guò)GG17玻璃用高速相機(jī)拍攝到小孔相片的特殊實(shí)驗(yàn)裝置，并從這些拍攝到的相片中得到了小孔的形狀和尺寸，這為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。本文還通過(guò)試驗(yàn)研究表明激光功率和焊接速度對(duì)小孔的形狀和尺寸都有很大

3、的影響。 根據(jù)前面試驗(yàn)得到的小孔尺寸，本文建立了一個(gè)激光焊接異種材料熱傳導(dǎo)方程的數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)有限差分法和編制Matlab程序?qū)?shù)學(xué)模型進(jìn)行求解。通過(guò)數(shù)值模擬，得出激光功率和焊接速度對(duì)溫度場(chǎng)的影響很大，并且由于鋁合金與玻璃的物性參數(shù)相差太大，溫度場(chǎng)在兩塊材料中的分布極不對(duì)稱。 相同的問(wèn)題出現(xiàn)在激光焊接金屬時(shí)“匙孔”內(nèi)的等離子體和熔池內(nèi)各種元素?zé)龘p的光譜很難被觀測(cè)到。為了研究低熔點(diǎn)合金元素(如鎂、鋅)燒損對(duì)焊接機(jī)械性能的