光纖激光-MIG復(fù)合焊接中厚板鋁合金工藝研究.pdf

1、中厚板鋁合金在兵器、船舶、汽車和高速列車等行業(yè)獲得廣泛的應(yīng)用，激光-MIG復(fù)合焊接技術(shù)是解決其焊接制造的有效手段之一，當(dāng)前的激光器應(yīng)用狀況表明，光纖激光將成為下一代激光加工技術(shù)的首選激光器。本文采用最新的高功率光纖激光與電弧復(fù)合，系統(tǒng)研究ZL114鋁合金的焊接工藝、組織成分和接頭性能。采用電弧在前（AL）的復(fù)合焊接方向和絕對(duì)值較大的負(fù)離焦量，可以充分發(fā)揮光纖激光-MIG復(fù)合焊接的穿透能力。與激光在前（LL）相比，AL時(shí)的激光作用點(diǎn)的熔池

2、凹陷相對(duì)更大，且作用點(diǎn)處的電弧熔化液態(tài)金屬深度也相對(duì)更大，所以AL的熔深大于LL；作用點(diǎn)的不同，使AL比LL更適宜采用絕對(duì)值較大的負(fù)離焦量來(lái)實(shí)現(xiàn)更大的焊接熔深。穿透焊接時(shí)，過(guò)大電弧電流和激光功率都會(huì)增加焊縫熔塌傾向，但激光功率對(duì)熔塌傾向的影響比電弧電流更明顯，同時(shí)，過(guò)大的激光功率還會(huì)引起焊縫的劇烈燒損。Al-Si焊絲比Al-Mg和Al-Mn焊絲的接頭組織更細(xì)密，且無(wú)明顯缺陷。與Al-Si焊絲相比，Al-Mg焊絲復(fù)合焊接頭組織較為粗大，A

3、l-Mn焊絲復(fù)合焊接接頭組織不僅粗大，還出現(xiàn)較多不規(guī)則的氣孔，有夾雜現(xiàn)象。三種焊絲的接頭組織未發(fā)生本質(zhì)變化，但Al-Mg焊絲接頭共晶區(qū)域出現(xiàn)較多的針狀孔，局部出現(xiàn)明顯的燒損；Al-Mn焊絲接頭共晶組織數(shù)量明顯少于Al-Si焊絲。采用Al-Si焊絲的焊縫強(qiáng)度和延伸率都優(yōu)于Al-Mg和Al-Mn焊絲。采用Al-Si焊絲的焊縫如果成形良好且無(wú)明顯組織缺陷，拉伸斷裂發(fā)生在母材。斷口分析表明，外加應(yīng)力在焊縫中主要由鋁硅共晶承載，在母材中主要由鋁固

4、溶體承載，而鋁固溶體的強(qiáng)度高于鋁硅共晶，所以在相同的外加應(yīng)力條件下，焊縫強(qiáng)度高于母材。焊縫表面的黑色氧化膜和焊縫內(nèi)部尺寸較小的冶金氣孔并不影響焊縫拉伸力學(xué)性能；在一定范圍內(nèi)，接頭橫截面面積越大，接頭強(qiáng)度越高。通過(guò)最終的工藝優(yōu)化，成功實(shí)現(xiàn)了8mm ZL114鋁合金不開(kāi)坡口條件下的單道焊接，所得焊縫成形良好、內(nèi)部氣孔缺陷能夠滿足某航天工業(yè)的使用要求，最終接頭強(qiáng)度高于母材，研究表明了光纖激光-MIG復(fù)合焊接在中厚板鋁合金焊接上可行性和良好的適