6061铝合金薄板激光焊工艺试验研究 (1).pdf
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1、文章编号:()铝合金薄板激光焊工艺试验研究许芙蓉,杨立军,王金杰(兰州石化职业技术大学 机械工程学院,甘肃 兰州 ;天津大学 材料科学与工程学院,天津 )摘要:分析了焊接工艺条件对 铝合金薄板激光焊接效果的影响,试验采用连续输出激光焊接方法,在不同的材料表面状态和焊接参数下焊接试板,然后对焊接接头进行金相试验,观察熔深、熔宽、热影响区的大小,比较添加表面活性剂与不加表面活性剂两种表面状态下焊接 铝合金薄板的效果。通过分析,确定出最佳参数和工艺条件,可为以后更深层的研究激光焊接薄板提供基础。关键词:激光焊;铝合金薄板;表面活性剂中图分类号:文献标识码:铝合金具有热稳定性好、耐腐蚀性强、重量轻、易
2、成形、强度高、再生性好和简化结构等一系列优点,而且随着科学技术的进步和工业发展的要求,铝合金薄板的应用越来越多,如航空航天、汽车等领域。由于铝的线膨胀系数、比热、导热系数都比较大,结构刚度和薄板的截面都较小,因而焊接铝合金薄板时极易变形 。目前,生产中焊接铝合金材料常用的焊接方法为熔化极氩弧焊和钨极氩弧焊。熔化极氩弧焊焊接铝合金薄板时焊接变形大,钨极氩弧焊在焊接厚度 以下的薄板材料时具有优越的性能,但是生产效率较低,不能满足现代工业发展的要求。而激光焊由于具有能量密度集中,焊接速度快,热输入小,热影响区窄,焊接应力与变形小,接头的机械性能好等优点 ,尤其适合于一些热传导系数非常高,对热输入要求
3、较高的材料如铝合金薄板的焊接。本文采用连续激光焊,在不同的材料表面状态下焊接厚度 的 铝合金薄板,研究其工艺过程的规律及特点。试验材料和条件试验材料为 铝合金,将 铝合金薄板收稿日期:基金项目:天津市自然科学基金项目()作者简介:许芙蓉(),女,湖北荆门人,副教授,硕士制成试板,规格为 ,试验过程中将两块试板沿长度方向对接。采用连续激光焊,焊前将试板表面清理干净,以去除油污、水渍等污染物。铝合金对 激光的表面初始反射率接近 ,为了增大有效焊接功率,达到满意的焊接效果,需要提高材料表面对激光的吸收率,本试验使用砂纸打磨与涂抹表面活性剂相结合的办法。焊前用无水酒精清洗试件,然后用吹风机吹干,再用
4、号砂纸对焊缝及其周围进行轻微打磨,增加表面粗糙度。试件在加表面活性剂和不加表面活性剂两种状态下焊接,活性剂含有无水 、自来水等成分,活性剂浓度要适中,浓度过大会使焊缝产生气孔,浓度太小,增大吸收激光的作用不明显。加表面活化剂后,需等待其变干后才能进行装配焊接。由于表面活化剂具有腐蚀性,长时间涂在焊缝上容易使其腐蚀,因此焊接后,应尽快将焊缝清洗干净。在进行薄板对接焊时,需沿对接方向将两块试板夹紧,但当对接边长度较长时,采用整体夹紧会因焊接本身厚度误差和夹具制造误差而产生夹紧不均匀或欠夹紧等问题 。本试验装配过程中,采用自主设计的专门用于焊接 及以下的薄板的琴键式夹具夹紧试件,以防止试件焊后产生波
5、浪变形 。对接时,装配间隙不能太大,否则过大的激光功率就会导致烧穿,所以工件之间的装配间隙要尽量小。试验使用的激光焊机为 型 :固体激光器,透镜焦距为 ,额定输出功率为 。铝合金对激光的反射率很高,为了防止在第 卷 第 期兰州石化职业技术大学学报 年 月 ,焊接过程中反射激光损伤镜头,所以焊接时应将激光镜头沿竖直方向倾斜 。焊接过程中采用纯氩气作为保护气体,沿侧向加气,气流量为 。试验结果分析 焊接工艺参数激光焊的焊接参数包括激光功率、离焦量、焊接速度、保护气体种类及气体流量 ,其主要参数是焊接速度和激光功率。离焦量是指焊接表面与焦点的距离差,负离焦是焦点在试件表面内部,正离焦是焦点在试件表面
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