铝合金5A02不等厚板的CO2激光填粉拼焊

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第28卷第3期焊接学报Vo1．28N。．32007年3月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTrrUTIONMarch2007铝合金5A02不等厚板的CO2激光填粉拼焊余淑荣，樊丁，熊进辉2，王刚2，陈剑虹(1．兰州理工大学有色金属新材料省部共建国家重点实验室，兰州730050；2．兰州理工大学有色金属合金教育部重点实验室，兰州730050)摘要：在填加粉末的条件下，采用CO2激光器焊接铝合金5A02不等厚板，研究焊接参数对焊缝成形的影响；利用金相显微镜、扫描电镜、拉

2、伸试验机分别研究了激光拼焊板焊接接头的力学性能、断口形貌及微观组织特点。结果表明，填加粉末可使5A02不等厚薄板的激光焊接过程的稳定性显著提高，在比较宽的参数范围内，可以得到成形良好的焊缝；拼焊板的横向拉伸试样均断裂于薄板热影响区，拉伸性能与母材中变形能力较好的板料所占比例有关，该比例越大则拼焊板具有较大的延伸率，变形能力越强；拼焊板的焊缝组织极为细小，在熔合线附近开始向焊缝中心生长的是树枝状晶，在焊缝中心是等轴晶。关键词：CO2激光焊接；剪裁拼焊板；铝合金；不等厚中图分类号：TG456．7文献标识码：A文章编号：0253—360X(~007

3、)03—025—04余淑荣0序言研究铝合金不等厚板的激光拼焊具有必要性和现实意义。目前，国际上对于汽车的开发研究正朝着低能耗、低排放、低成本方向发展，汽车工业的轻量化是1试验材料和方法目前的一个主要发展方向。剪裁拼焊板(tailoredweldedblanks，TWB)正是在这种背景下发展起来的试验材料为铝合金5A02(Lr2)，其化学成分见一种技术，它是将不同厚度或不同材质的板料经剪表1。板材厚度分别为薄板1．0ⅡⅡn，厚板1．4ⅡⅡn。薄板为半硬态，平均硬度为77HV；厚板为退火态。裁后，用焊接方法拼成坯板，然后再整体冲压成形的一种加工工

4、艺。剪裁拼焊板在汽车工业中的使用，平均硬度为62HV。板料尺寸为150rlllnx100mnl可有效地节省材料、降低车身重量，降低成本、降低和150ⅡⅡn×100mnl。油耗，从而获得很大的经济效益⋯1。相对于一般钢表15A铝合金的化学成分(质量分数。％)材，铝合金材料具有较低的密度、较高的比强度，因Table1Chemicalcompositionof5A(Raluminumahoy而可在满足强度等力学性能要求的同时，大大降低MgMnSiFeCuZnAl材料的消耗及构件的重量，因而铝合金剪裁拼焊板薄板2．100．200．220．240．10

5、一余量技术成为目前国际上的一个研究热点。厚板2．200．16O．2O．20．10一余量铝合金的激光焊接存在不少技术难点，如铝合金表面对激光束极高的初始反射率、焊缝的气孔、裂激光加工器为德国ROFIN公司的3kWco2激纹等。而铝合金不等厚板的激光拼焊，由于激光束光器，光斑直径0．15mnl，连续输出，模式TEM01。对接口间隙的敏感性以及材料厚度的不同，使得拼焊前用丙酮清洗试样以去除油污，再用先碱洗焊工艺不仅存在激光焊接的一般问题，还存在焊缝后酸洗的方法去除氧化膜。试验中，要求板间距小成形困难、受热不均及应力集中等问题【2,3]。因此，于0．

6、3mnl，两板材下表面处于同一平面，激光光束微偏于厚板一边。焊接前在焊道处均匀涂刷铝和镁收稿日期：20O6—04—26的混合粉末。保护气体为氩气，保护方式为同轴保基金项目：国家重大基础研究前期研究专项(2004CCA04900)；甘肃护+侧面保护+背面保护。焊后测试拼焊板接头的省自然科学基金资助项目(3ZS041一A2．5—031)；教育部“春晖计划”资助项目(Z2004一l一6200B)显微硬度、力学性能，并利用sEM观察其断口形貌、维普资讯http://www.cqvip.com焊接学报韩28卷微观组织212激光功率的影响激光功率剥‘熔深

7、的影响很大，功率太小，小能2试验结果与分析实现4,-fL效应，熔深很浅；随着功率的增大，熔深也l抖】庖增大m]功率太大．由r光致等离子体对激光21工艺参数对焊缝成形的影响的屏蔽作用．使得烯辣反而下降在试骑中得到的2．1．1填加粉末的影响能够完全熔适的激光功率范恫是I．5～l8kw,f在填加稃}求的条件F，分别采用不同的激光功激光功率小于I_5kw1．熔很浅或只是烧黑_r上率、接速度、焦点位置进行激光焊接试验．结果发件表【fl_f；肖激光功率大于2kw时，保护气体氯气电现，焊接过程很不稳定，易产焊穿和术焊透等焊缝离的等离子体对激光产屏蔽，使铝合

8、金拼焊板的不连绌缺陷．很难获得没柯叫缺陷的焊缝．而焊熔深减小或基本未熔缝成形与各丁艺参数之间没有叫艇的规律性为此激光功率对焊缝熔宽的影响如3所示．在功焊接前在试板烨