黃銅-不銹鋼異種金屬激光焊接.pdf

1、黃銅與不銹鋼異種金屬焊接結(jié)構(gòu)在制冷裝置、機械制造及汽車工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)不僅具有黃銅優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，而且還具有不銹鋼良好的力學性能。但是由于黃銅與不銹鋼的化學成分、物理性能存在很大的差異，其焊接性研究得到關(guān)注。激光焊具有能量密度高且集中、加熱與冷卻速度快等特點，有利于異種金屬材料的焊接。為此，本文開展了黃銅與不銹鋼異種金屬薄板激光焊接的研究，該研究對于探索異種金屬激光焊接成形機理以及工程應(yīng)用具有重要的理論意義和實際

2、應(yīng)用價值。
　　本文首先對黃銅板在上、不銹鋼板在下和不銹鋼板在上、黃銅板在下的兩種搭接方式激光焊接的焊縫成形、焊縫化學成分與分布、接頭微觀組織特征以及力學性能等進行了實驗研究與測試分析。研究表明，黃銅板在上、不銹鋼板在下搭接激光焊時，焊縫呈“杯”狀，熔深比較大；不銹鋼板在上、黃銅板在下搭接激光焊時，焊縫呈“盤”狀，熔深比較小；黃銅-不銹鋼激光焊接焊縫中沒有金屬間化合物生成，焊縫中心位置的黃銅與不銹鋼以機械混合物形式存在，且分布不均

3、勻，在固液界面處存在很窄的過渡區(qū)，不同的搭接形式過渡區(qū)形態(tài)不同，過渡區(qū)中兩種材料發(fā)生了一定程度的混合；通過分析研究提出了黃銅板在上、不銹鋼板在下的搭接方式適合于薄板激光焊接。
　　本文建立了黃銅-不銹鋼薄板搭接激光焊接的數(shù)值分析模型，開展了溫度場、流場的研究，結(jié)合溫度場、流場的數(shù)值分析結(jié)果，分析研究了黃銅-不銹鋼薄板激光焊焊縫成形以及焊縫化學成分及其分布的機理，說明了不同搭接方式激光焊縫成形的特點、焊縫及過渡區(qū)黃銅與不銹鋼混合的特

4、點。
　　本文開展了黃銅-不銹鋼薄板搭接連續(xù)與脈沖激光焊接的研究，分析了連續(xù)激光焊中激光功率、焊接速度，脈沖激光焊中脈沖激光峰值功率、平均功率以及脈沖時間等焊接參數(shù)對焊縫成形、焊縫化學成分及其分布、焊縫微裂紋以及力學性能的影響，總結(jié)了規(guī)律；提出了連續(xù)激光焊時，保持熱輸入不變時，調(diào)節(jié)焊接速度是控制焊接接頭質(zhì)量的關(guān)鍵；脈沖激光焊時，保持激光脈沖能量不變時，激光的脈沖激光峰值功率和加熱時脈沖持續(xù)時間對接頭的成形起著相反的作用。
　

5、　同時，本文還開展了黃銅-不銹鋼薄板搭接激光焊接微裂紋產(chǎn)生機理以及影響因素的分析測試研究，研究表明，黃銅在上不銹鋼在下時形成的微裂紋寬度小于0.2μm，而不銹鋼在上黃銅在下的微裂紋寬度可以達到4.08μm；隨著焊縫中不銹鋼含量的增大，焊縫中產(chǎn)生微裂紋的機率增大；連續(xù)激光焊時，微裂紋的數(shù)量隨著熱輸入的增加而增加；脈沖激光焊時，當脈沖激光能量恒定不變時，如果不銹鋼熔化量差異不大，微裂紋的數(shù)量隨著激光功率密度的增大而減少，保持激光功率密度不變

6、時，隨著平均功率的增加，微裂紋的數(shù)量及尺寸也隨著焊接熱輸入的增加呈增加趨勢。分析了微裂紋產(chǎn)生的機理，那就是在焊縫結(jié)晶過程中，由于不銹鋼與黃銅的熔點不同，奧氏體不銹鋼首先冷凝結(jié)晶，液態(tài)黃銅沿不銹鋼奧氏體晶界擴展，在結(jié)晶拉應(yīng)力作用下，產(chǎn)生微裂紋。
　　最后，本文開展了黃銅-不銹鋼薄板搭接激光焊接接頭拉剪性能測試，結(jié)果表明，連續(xù)激光焊接接頭的拉伸-剪切力比脈沖激光焊接接頭的拉伸-剪切力平均大200N左右；焊接接頭的斷裂均發(fā)生在黃銅一側(cè)的