鋁合金與薄板不銹鋼脈沖激光點(diǎn)焊工藝及缺陷控制研究.pdf

1、鋁合金材料密度小、比強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性能遠(yuǎn)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(jìn)連接方法，已廣泛應(yīng)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(guò)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(duì)0.2mm不銹鋼薄板與2.6mm鋁合金板材進(jìn)行搭接點(diǎn)焊試驗(yàn)，研究了電流、脈寬、離焦量等工藝參數(shù)對(duì)焊點(diǎn)尺寸與焊點(diǎn)成型質(zhì)

2、量的影響。結(jié)果表明，焊點(diǎn)表面形狀近似為圓形，電流或脈寬增大時(shí)，焊點(diǎn)表面與焊點(diǎn)結(jié)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(shí)相比，離焦量為-4mm時(shí)對(duì)應(yīng)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(wú)裂紋的焊點(diǎn)；-4mm離焦量時(shí)，焊點(diǎn)的熔深與電流、脈寬的乘積呈正相關(guān)，脈寬比電流對(duì)焊點(diǎn)熔深的影響更顯著；當(dāng)氣體流速為20L/min，保護(hù)氣罩距離試樣表面4mm時(shí)，可達(dá)到良好的保護(hù)效果，焊點(diǎn)

3、表面光潔、無(wú)氧化。
　　對(duì)0.2mm不銹鋼與1.0mm鋁合金脈沖激光點(diǎn)焊的工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)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(wú)宏觀裂紋、成型良好的焊點(diǎn)，單焊點(diǎn)的抗拉伸剪切力最高可達(dá)到25.0N。研究了焊點(diǎn)數(shù)量與位置對(duì)接頭最大抗拉伸剪切力的影響，并優(yōu)化了焊點(diǎn)布置，結(jié)果表明：?jiǎn)闻藕更c(diǎn)個(gè)數(shù)超過(guò)4時(shí)，繼續(xù)增加單排焊點(diǎn)的數(shù)量對(duì)最大抗拉伸剪切力的增強(qiáng)效果不明顯，使焊點(diǎn)按雙排分布

4、會(huì)得到更大的抗拉剪力值；當(dāng)焊點(diǎn)個(gè)數(shù)為8、間距為4.5mm，且焊點(diǎn)按雙排對(duì)齊分布時(shí)，最大抗拉剪力可達(dá)236.8N。
　　焊點(diǎn)內(nèi)的組織主要為柱狀晶，有時(shí)在焊點(diǎn)中心還會(huì)出現(xiàn)等軸晶。當(dāng)電流與脈沖能量較大時(shí)，焊點(diǎn)組織為粗大的柱狀晶；當(dāng)電流與脈沖能量較小時(shí)，柱狀晶晶粒尺寸較小，且焊點(diǎn)中心會(huì)出現(xiàn)等軸晶。在焊點(diǎn)-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(diǎn)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(diǎn)共晶雜質(zhì)與低熔點(diǎn)元素在焊點(diǎn)中心聚集造成的。熔合線區(qū)域裂紋是一種由脆性相導(dǎo)致的裂紋，產(chǎn)生的主要原因是熔合線內(nèi)外兩側(cè)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(duì)鋁合金母材與不銹鋼母材進(jìn)行嚴(yán)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(dǎo)致的。在焊前仔細(xì)去除鋁合金表面氧化膜，嚴(yán)格清洗試樣并徹底烘干，通過(guò)改善熔