IMECH-IR  > 先进制造工艺力学重点实验室
铝合金激光-MIG焊接组织成分及力学性能研究
Alternative TitleResearch on Microstructure and Mechanical Properties of joints in Laser-MIG Welded Aluminum alloys
苗海宾
Thesis Advisor虞钢
2017
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral北京
Subtype博士
Degree Discipline一般力学与力学基础
Abstract以铝合金焊接的两大关键问题——气孔和接头软化为核心,提取了铝合金激光-MIG(metal inert gas welding)复合焊接过程中,组织成分与气孔演化规律及其对力学性能影响的科学问题。展开了焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律,激光与电弧协同作用下气孔和阴极清理的演化规律,组织成分演变特点及其对力学性能影响,焊接接头力学性能评估等几个方面的研究。主要研究内容及研究成果如下: 1、进行焊接工艺参数对焊缝成形规律的影响研究。囊括焊接电流、焊接电压、焊接速度、激光功率、光丝间距、保护气、复合方式等不同工艺参数对焊缝截面和表面形貌的影响;并且讨论了垫板、薄板焊接切割效应、6N01与7N01两种材料的焊接性;对焊接过程中的常见缺陷也进行了简析。 2、研究了激光与电弧的协同作用下,气孔与阴极清理的演化规律。对气孔形成规律与机理进行了详细的探讨,考虑同时具备深熔焊和电弧焊的熔池形状,推导出了气泡逸出条件公式,从气泡逸出的角度阐释了气孔形成的影响因素。在不同的电流和速度下,对激光前置和激光后置下气孔形成做了对比研究,并对相关机理做了讨论。对复合焊接阴极清理规律做了大量实验研究,对比了激光作用与否下的阴极清理特点,并对内在可能的机理做了讨论。 3、研究了焊接接头的软化行为。建立了考虑高温熔滴对熔池影响的有限元模型,据此获得了不同热输入下的热循环曲线。结合计算结果分析了焊缝不同区域的组织成分演化特征,以及其所表现出的硬度、拉伸强度、应力腐蚀性能特点。进行了稀释率变化由低到高的工艺实验研究,分析了该过程中熔化区强化元素Zn含量变化对力学性能的影响。测试了焊接接头不同区域的拉伸性能并对比了其强度大小;监测了气孔在拉伸过程中的形变过程,对气孔形状进行归一化描述并计算了不同形状气孔的应力集中状态。采用沸腾6%NaCl溶液测试法,对比测试了焊缝、热影响区、母材的耐应力腐蚀性能,并且从组织特点和成分分布两个方面进行了机理分析。 4、测试了焊接接头的显微硬度、拉伸性能、弯曲性能、疲劳性能、应力腐蚀性能。以热点应力法修正了不同应力集中系数下焊缝的疲劳曲线;将焊缝熔化区当做一种独立的材料处理,使用切口应力法得出了熔化区疲劳寿命的分布云图,指出焊趾、焊根和余高不足部位是疲劳性能的薄弱部位。将所测得的力学性能与相关国际国内标准进行了比对。在此基础上进行了2m长的车身侧墙结构件焊接。结合对当前铝合金激光-MIG焊接研究的广泛调研,以及本文的研究成果,对该领域未来的研究方向进行了展望。 关键词:铝合金,激光复合焊,气孔,接头软化,组织成分,力学性能
Call NumberPhd2017-013
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/60407
Collection先进制造工艺力学重点实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
苗海宾. 铝合金激光-MIG焊接组织成分及力学性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2017.
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