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文檔簡介
1、與其他結構材料相比,鎂合金具有比剛度、比強度高、易回收等一系列的優(yōu)點,在汽車、航空、航天和國防軍事工業(yè)等眾多領域都具有極其重要的應用價值。鎂以其資源豐富而受到更加的重視。但是由于鎂合金本身的焊接冶金性能差,其連接技術依然是制約鎂合金進一步應用的技術瓶頸。因此,利用高能量密度的激光對鎂合金連接技術的研究具有重要的實際意義。
本文利用500W脈沖Nd:YAG固體激光器對薄板AZ31B變形鎂合金進行焊接性研究。研究鎂合金激光自熔
2、焊工藝性能,探索了Nd?YAG脈沖激光焊接鎂合金的一般原則;研究了YAG激光焊對接接頭的物相、顯微組織、力學性能、斷口形貌以及電化學腐蝕性能;分析了激光焊接存在的主要缺陷及產生機理,并提出了相關的預防措施和改善方法。
對2mm厚AZ31B變形鎂合金進行自熔焊工藝性研究,發(fā)現(xiàn)在相同的平均功率下采用不同的脈沖寬度和脈沖頻率對焊縫熔深熔寬的影響有很大差別,峰值功率和脈沖寬度是影響焊縫熔深熔寬的主要參數(shù)。為了提高脈沖YAG激光與鎂
3、合金的耦合效率,脈沖YAG激光焊接鎂合金時應遵循較大脈寬(>3ms)、較低頻率(<60Hz)、適當峰值功率的原則。
基于以上脈沖YAG激光焊接AZ31B鎂合金的原則,對1mm AZ31B鎂合金進行對接焊接試驗,確定最佳工藝參數(shù)為:脈沖寬度(tp)=4.5ms,脈沖頻率(f)=30Hz,平均功率(P)=253W,峰值功率(pp)=1.87kW,焊接速度(v)=5mm/s,占空比(CT)=16[%],保護氣體為Ar,側面保護氣
4、體流量為15mL/min,離焦量(△)=+3mm。
YAG激光焊縫的顯微組織主要是由晶粒細小的α-Mg固溶體和呈顆粒狀彌散分布在α-Mg固溶體內的β-Mg17Al12相組成。由于激光焊接時產生的較大過冷度使焊縫區(qū)晶粒得到了明顯的細化,晶粒尺寸從母材的35μm細化到了10μm。焊縫區(qū)除了在熔合線附近存在少量的柱狀晶外,其它區(qū)域均為細小的等軸晶,晶粒尺寸從熔合線到焊縫中心有明顯的變化,從柱狀晶區(qū)到晶粒較大的等軸晶區(qū)到晶粒較細小
5、的等軸晶區(qū)再到焊縫中心的晶粒較大的等軸晶區(qū),過渡界面清晰可見。焊縫深度方向的晶粒大小變化不大。
AZ31B鎂合金母材的抗拉強度為234.75MPa,激光焊縫的抗拉強度為180.63MPa,達到母材的76.78[%]。母材的斷口形式主要為解理斷裂,焊接接頭的斷口形式為準解理斷裂和韌性斷裂的混合斷裂,母材的脆性斷裂傾向比焊接接頭的大。母材的硬度大約為55HV0.05左右,焊縫的硬度比母材的提高了12.7[%]~30.9[%],
6、最大硬度值可達72HV0.05,這主要是受細晶強化和沉淀強化共同作用的結果。硬度的最大位置出現(xiàn)在焊縫的次中心區(qū),非中心部位。母材的平均自腐蝕電位為-1471mV,焊縫的平均自腐蝕電位為-1384mV,比母材的提高了87mV,母材的平均自腐蝕電流為1184mA,焊縫的自腐蝕電流為1128mA,焊縫的自腐蝕電流比母材的減小了56mA??垢g性能得到提高。
進一步對AZ31B鎂合金YAG激光自熔焊和對接焊的缺陷進行了分析研究,發(fā)
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