鋁合金激光立焊焊接特性及氣孔問題研究.pdf

1、鋁合金因其比強度高、耐腐蝕等優(yōu)點而有著廣闊的應(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，不會使工件增重過多，故而將其應(yīng)用于鋁合金材料的連接有著深遠的發(fā)展意義。但是，鋁合金激光焊接過程中容易出現(xiàn)下塌、氣孔等缺陷，影響到鋁合金在生產(chǎn)中的應(yīng)用。在實際的生產(chǎn)過程常常涉及到包括立焊的全位置激光焊接。針對以上問題，本文提出了鋁合金激光立焊技術(shù)，通過改變?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、焊接過程中的等離子體和熔池行為以及焊縫氣孔的形成過程、控制方法等角度出發(fā)，對鋁合金激光立焊的焊接特性、氣孔問題等進行了系統(tǒng)全面的研究。
　　以LF6鋁合金為研究對象，對鋁合金激光立焊的焊縫成形特征，工藝參數(shù)對焊縫成形的主要影響規(guī)律進行了試驗研究。試驗結(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，而且激光對離焦量變化不敏感，提高了焊接適應(yīng)性，保護氣體流量與保護方式是影響焊縫成形的主要因素。
　　采用CCD對焊

3、接過程中的等離子體和熔池圖像進行在線監(jiān)測，利用Matlab圖像處理技術(shù)提取了焊接過程等離子體與熔池特征信息，采用方差計算方法，衡量特征量與焊接過程的穩(wěn)定性，并分析了焊接參數(shù)對等離子體尺寸與熔池形狀的影響規(guī)律。增大激光功率、減小保護氣體流量，都會促使等離子的增加。采用立向上焊接方向有利于熔池拉長，穩(wěn)定匙孔。
　　本文針對焊縫的氣孔問題，對其形成機理及控制方法進行了理論分析與試驗研究。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，等離子體相對穩(wěn)定，氣泡形成幾率小，同時熔池流動方向與重力一致，熔池的流動速度加快，熔池的攪拌作用增強，更有利于氣泡的逸出。正面保護氣流量、噴嘴高度、背面保護氣流量在保護焊接熔池和控制等離子體的同時，對等離子體的穩(wěn)定性、大小、熔池的流動方式均產(chǎn)生很大的影響，并最終