激光焊接工藝對Fe-Ni合金焊縫質(zhì)量的影響.pdf

1、Fe-Ni（36 wt.％）合金因其在室溫到230℃的溫度范圍內(nèi)具有極低的熱膨脹系數(shù)和良好的塑性，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，該合金的應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸從傳統(tǒng)精密儀器領(lǐng)域向電子工業(yè)領(lǐng)域拓展?；贔e-Ni（36 wt.％）合金的應(yīng)用背景及使用環(huán)境，對合金焊接性能研究的重要性也日益凸顯出來。由于該合金在使用傳統(tǒng)加工方法（如TIG、MIG）進(jìn)行焊接的過程中，極易形成焊接熱裂紋。但是用來避免該合金高裂紋敏感性的方法（如添加其他元素

2、），往往會在不同程度上破壞Fe-Ni(36 wt.％)合金的低膨脹特性，使焊縫處熱膨脹系數(shù)在一定程度上得到增大。文獻(xiàn)表明，小熱輸入量以及較高的冷卻速率有利于防止Fe-Ni（36 wt.％）合金熱裂紋的產(chǎn)生，因此選用合適的自熔焊接方法可能會解決高熱裂紋敏感性與改變合金元素成分帶來熱膨脹系數(shù)提高之間的矛盾?；诩す夂附泳哂袀鹘y(tǒng)焊接方法所不具備的一些優(yōu)勢、特點以及Fe-Ni(36wt.％)合金的焊接特性，本文采用Nd∶YAG激光器對Fe-Ni

3、（36 wt.％）合金板材實施自熔焊接，主要研究內(nèi)容包括:
　　焊接缺陷機(jī)理分析及改善。在對Fe-Ni（36 wt.％）合金進(jìn)行焊接實驗的過程中發(fā)現(xiàn)該合金具有很高的氣孔傾向，分析工藝參數(shù)對焊接氣孔的影響規(guī)律，并總結(jié)氣孔以及帶氣孔焊道的一些典型特征，通過使用EDS檢測手段對氣孔內(nèi)壁進(jìn)行元素成分分析并結(jié)合氣孔特征推斷出氣孔的形成機(jī)理。結(jié)合氣孔形成機(jī)理，提出氣孔缺陷的解決方案以及可在實驗中實際應(yīng)用的工藝改進(jìn)措施。
　　工藝參數(shù)對焊

4、縫形貌影響分析及性能檢測。在焊接氣孔得到解決的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對焊縫形貌和焊接質(zhì)量進(jìn)行研究，包括:(1)連續(xù)激光單道掃描實驗。根據(jù)實驗設(shè)計參數(shù)，采用單因素實驗方法對Fe-Ni(36 wt.％)合金板材進(jìn)行連續(xù)激光單道掃描實驗，截取焊縫截面并使用光學(xué)顯微鏡觀察、測量，以獲得焊縫截面形貌的特征尺寸數(shù)值，研究連續(xù)激光焊接工藝參數(shù)變化對焊縫截面幾何特征的影響規(guī)律并分析其原因。(2)脈沖激光與連續(xù)激光單道掃描對比分析。采用單因素實驗方法對Fe-Ni

5、（36 wt.％）合金板材進(jìn)行脈沖（方波/正弦波）激光單道掃描實驗，研究脈沖激光工藝參數(shù)對焊縫截面形貌幾何特征的影響規(guī)律并與連續(xù)激光焊接進(jìn)行對比，得出不同激光焊接模式之間的異同點并分析產(chǎn)生原因。(3)焊接接頭質(zhì)量檢測及分析。根據(jù)以上實驗分析得到的結(jié)論選出合理的焊接參數(shù)，對2mm厚Fe-Ni(36 wt.％)合金板材實施焊接并對該合金焊縫的顯微組織、接頭拉伸性能以及熱膨脹性能進(jìn)行測試，分析其形成和與基材性能差異之間的原因，為Fe-Ni（3