鋁合金激光立焊焊接特性及氣孔問(wèn)題研究.pdf

1、鋁合金因其比強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)而有著廣闊的應(yīng)用前景。激光焊是高能量密度的焊接方法，熱源集中，激光焊縫窄而深，不會(huì)使工件增重過(guò)多，故而將其應(yīng)用于鋁合金材料的連接有著深遠(yuǎn)的發(fā)展意義。但是，鋁合金激光焊接過(guò)程中容易出現(xiàn)下塌、氣孔等缺陷，影響到鋁合金在生產(chǎn)中的應(yīng)用。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程常常涉及到包括立焊的全位置激光焊接。針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出了鋁合金激光立焊技術(shù)，通過(guò)改變?nèi)鄢氐氖芰顟B(tài)提高焊接匙孔的穩(wěn)定性，消減氣孔。本文從鋁合金激光立焊焊縫成形、

2、焊接過(guò)程中的等離子體和熔池行為以及焊縫氣孔的形成過(guò)程、控制方法等角度出發(fā)，對(duì)鋁合金激光立焊的焊接特性、氣孔問(wèn)題等進(jìn)行了系統(tǒng)全面的研究。
　　以LF6鋁合金為研究對(duì)象，對(duì)鋁合金激光立焊的焊縫成形特征，工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的主要影響規(guī)律進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用激光立焊技術(shù)獲得的焊縫寬度與深度比常規(guī)平焊方法大，而且激光對(duì)離焦量變化不敏感，提高了焊接適應(yīng)性，保護(hù)氣體流量與保護(hù)方式是影響焊縫成形的主要因素。
　　采用CCD對(duì)焊

3、接過(guò)程中的等離子體和熔池圖像進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，利用Matlab圖像處理技術(shù)提取了焊接過(guò)程等離子體與熔池特征信息，采用方差計(jì)算方法，衡量特征量與焊接過(guò)程的穩(wěn)定性，并分析了焊接參數(shù)對(duì)等離子體尺寸與熔池形狀的影響規(guī)律。增大激光功率、減小保護(hù)氣體流量，都會(huì)促使等離子的增加。采用立向上焊接方向有利于熔池拉長(zhǎng)，穩(wěn)定匙孔。
　　本文針對(duì)焊縫的氣孔問(wèn)題，對(duì)其形成機(jī)理及控制方法進(jìn)行了理論分析與試驗(yàn)研究。發(fā)現(xiàn)等離子體和熔池行為在氣泡的形成和逸出方面起著決

4、定性的作用，等離子體與匙孔的穩(wěn)定性是影響熔池氣泡形成的主要因素。熔池流動(dòng)狀態(tài)決定了氣泡的逸出能力，從理論上解釋了焊縫氣孔缺陷產(chǎn)生機(jī)理，并以此為依據(jù)提出消除方法。采用立向上焊方法，等離子體相對(duì)穩(wěn)定，氣泡形成幾率小，同時(shí)熔池流動(dòng)方向與重力一致，熔池的流動(dòng)速度加快，熔池的攪拌作用增強(qiáng)，更有利于氣泡的逸出。正面保護(hù)氣流量、噴嘴高度、背面保護(hù)氣流量在保護(hù)焊接熔池和控制等離子體的同時(shí)，對(duì)等離子體的穩(wěn)定性、大小、熔池的流動(dòng)方式均產(chǎn)生很大的影響，并最終