黃銅-不銹鋼異種金屬激光焊接.pdf

1、黃銅與不銹鋼異種金屬焊接結構在制冷裝置、機械制造及汽車工業(yè)等領域的應用越來越廣泛。這種復合結構不僅具有黃銅優(yōu)良的導熱性能，而且還具有不銹鋼良好的力學性能。但是由于黃銅與不銹鋼的化學成分、物理性能存在很大的差異，其焊接性研究得到關注。激光焊具有能量密度高且集中、加熱與冷卻速度快等特點，有利于異種金屬材料的焊接。為此，本文開展了黃銅與不銹鋼異種金屬薄板激光焊接的研究，該研究對于探索異種金屬激光焊接成形機理以及工程應用具有重要的理論意義和實際

2、應用價值。
　　本文首先對黃銅板在上、不銹鋼板在下和不銹鋼板在上、黃銅板在下的兩種搭接方式激光焊接的焊縫成形、焊縫化學成分與分布、接頭微觀組織特征以及力學性能等進行了實驗研究與測試分析。研究表明，黃銅板在上、不銹鋼板在下搭接激光焊時，焊縫呈“杯”狀，熔深比較大；不銹鋼板在上、黃銅板在下搭接激光焊時，焊縫呈“盤”狀，熔深比較??；黃銅-不銹鋼激光焊接焊縫中沒有金屬間化合物生成，焊縫中心位置的黃銅與不銹鋼以機械混合物形式存在，且分布不均

3、勻，在固液界面處存在很窄的過渡區(qū)，不同的搭接形式過渡區(qū)形態(tài)不同，過渡區(qū)中兩種材料發(fā)生了一定程度的混合；通過分析研究提出了黃銅板在上、不銹鋼板在下的搭接方式適合于薄板激光焊接。
　　本文建立了黃銅-不銹鋼薄板搭接激光焊接的數(shù)值分析模型，開展了溫度場、流場的研究，結合溫度場、流場的數(shù)值分析結果，分析研究了黃銅-不銹鋼薄板激光焊焊縫成形以及焊縫化學成分及其分布的機理，說明了不同搭接方式激光焊縫成形的特點、焊縫及過渡區(qū)黃銅與不銹鋼混合的特

4、點。
　　本文開展了黃銅-不銹鋼薄板搭接連續(xù)與脈沖激光焊接的研究，分析了連續(xù)激光焊中激光功率、焊接速度，脈沖激光焊中脈沖激光峰值功率、平均功率以及脈沖時間等焊接參數(shù)對焊縫成形、焊縫化學成分及其分布、焊縫微裂紋以及力學性能的影響，總結了規(guī)律；提出了連續(xù)激光焊時，保持熱輸入不變時，調(diào)節(jié)焊接速度是控制焊接接頭質(zhì)量的關鍵；脈沖激光焊時，保持激光脈沖能量不變時，激光的脈沖激光峰值功率和加熱時脈沖持續(xù)時間對接頭的成形起著相反的作用。
　

5、　同時，本文還開展了黃銅-不銹鋼薄板搭接激光焊接微裂紋產(chǎn)生機理以及影響因素的分析測試研究，研究表明，黃銅在上不銹鋼在下時形成的微裂紋寬度小于0.2μm，而不銹鋼在上黃銅在下的微裂紋寬度可以達到4.08μm；隨著焊縫中不銹鋼含量的增大，焊縫中產(chǎn)生微裂紋的機率增大；連續(xù)激光焊時，微裂紋的數(shù)量隨著熱輸入的增加而增加；脈沖激光焊時，當脈沖激光能量恒定不變時，如果不銹鋼熔化量差異不大，微裂紋的數(shù)量隨著激光功率密度的增大而減少，保持激光功率密度不變

6、時，隨著平均功率的增加，微裂紋的數(shù)量及尺寸也隨著焊接熱輸入的增加呈增加趨勢。分析了微裂紋產(chǎn)生的機理，那就是在焊縫結晶過程中，由于不銹鋼與黃銅的熔點不同，奧氏體不銹鋼首先冷凝結晶，液態(tài)黃銅沿不銹鋼奧氏體晶界擴展，在結晶拉應力作用下，產(chǎn)生微裂紋。
　　最后，本文開展了黃銅-不銹鋼薄板搭接激光焊接接頭拉剪性能測試，結果表明，連續(xù)激光焊接接頭的拉伸-剪切力比脈沖激光焊接接頭的拉伸-剪切力平均大200N左右；焊接接頭的斷裂均發(fā)生在黃銅一側(cè)的