异厚度铝合金激光拼焊工艺及温度场研究

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1、硕十学位论文摘要激光剪裁拼焊是将不同材质、厚度的板料经剪裁后，用激光拼焊成各种坯板，为整体冲压成型做准备的先进加工工艺。这种工艺现主要应用于汽车车身的制造，并获得很大的成功。利用CO：激光器进行了不等厚铝合金5A05薄板的焊接，研究了焊接过程的主要影响冈素(激光输出功率、焊接速度、离焦量、表面涂粉情况等)对焊缝成形及焊缝宏观质量的影响规律。确定了铝合金5A05拼焊板的最佳工艺参数范围，得到性能合格的铝合金激光剪裁拼焊板。结果表明：表面涂粉对铝合金5A05薄板焊接过程稳定性及焊缝外观质量影响不明显，涂粉的焊缝由于增加了激光吸收率，焊接过程反应较剧烈，伴有

2、轻微的爆破声。利用光学显微镜、SEM、EPMA、显微硬度仪等研究了焊缝接头的金相组织、物相，并对焊缝接头力学性能进行测试分析。结果表明：焊缝中心组织为非常细小均匀的胞状等轴晶，焊缝中心的物相组成为a(A1)+p(M92A13)，还有少量FeAl3、(FeMn)A16和SiM92。焊缝接头硬度分布情况为：焊缝中心区域硬度最高，熔合线附近硬度最低。薄、厚两板母材焊前都是退火态，所硬度变化不大。利用ANSYS软件对异厚度铝合金激光拼焊的温度场进行三维瞬态有限元分析。为了提高计算精度，选择三维热分析单元SOLID90，选取椭球形函数分布的热源模型，利用ANSY

3、S软件的APDL语言编写程序实现移动热源的加载。在模拟中既考虑一般激光焊接中材料热物理性能参数的温度相关性、熔化潜热、边界条件、等离子体、熔池对流、保护气体等对温度场的影响，又考虑异厚度铝合金激光拼焊的特性。利用高温热电偶检测异厚度铝合金激光拼焊过程中的温度场，将模拟值与实测值进行对比分析，结果表明模拟值与实测值吻合良好。关键词：铝合金；异厚度；激光焊；温度场；组织；性能异J宁度铝合金激光拼焊T艺及乡开织性能研究AbstractTailor—weldedBlanksisawaythatweldeddifferentmaterialsorthicknes

4、sofsheetmetalintoblanks，andpreparedforthepressmolding．Nowthisprocessismainlyusedinthemanufactureofautomobilebody，andgetsagreatsuccess．C02laserweldingofaluminumalloy5A05sheetwithdifhrentthicknesswasperformed，eVerymainfactorsofaf亿ctingweldingprocessaf先ctingweldshapeandweldqualityw

5、ereinVestigated．Weldingparametersofthetailorweldedblanksweredetermined．Theresultsindicatethat：theinnuenceofwithorwithouttheadditionofnllermetalpowderforweldingaluminumalloy5A05wasnotobViously，theweldwiththeadditionoffillermetalpowderincreasedtheabsorptionoflaser，sotheweldingproc

6、essreactionintenseandblastslightly．Furthermore，usingopticalmicroscope，electronprobe(EPMA)，scanningelectronmicroscopy(SEM)，micro-hardnesstests，themicrostructureandmechanicalcharacteristicsoftheweldedjointswereeValuated．Theresultsindicatethat：themicrostructureoftheweldscenteriscel

7、lulardendritestl?ucture，theconlpositioninthecenteroftheweldinglinewerea(A1)+p(M92A13)withlittleFeAl3，(FeMn)A16andSiM92．Thehardnessofweldcenterwasthehighest，nearthefhsionlinethehardnesswasthelowest，thehardnessofthin，thickbasemetalwhichwasannealedstatebeforeweldingwaschangeslightl

8、y．Finally，usingANSYSson，a3Dtemperatureneldofalu