【摘要】：基于金屬絲材的激光焊接、熔覆和增材制造等技術以能量密度高、穿透性強的激光束為熱源,焊后工件應力變形小;以金屬絲材作為填充金屬,改善焊縫冶金成分、抑制焊接裂紋的同時提高了焊接的經濟性;在汽車制造、航空航天、船舶重工及高精尖零部件的焊接、熔敷修復和一體化增材成形等領域有廣闊應用前景。然而,金屬絲材的添加使得焊接過程穩(wěn)定性和焊縫成形質量的控制變得更加困難。輔助于高速攝像采集系統(tǒng)進行平板單道堆焊工藝試驗,本文分階段對焊絲的熔化機制、液態(tài)金屬的過渡行為和工藝參數對焊縫成形質量的影響進行了系統(tǒng)研究,發(fā)現:焊絲在激光熱量、金屬蒸汽熱輻射和熔池液態(tài)金屬熱傳導作用下熔化,激光功率、焊絲送進位置和送絲速度是影響焊絲熔化機制的關鍵因素。通過分析高速攝像采集到的焊絲熔入過程,焊絲熔化后液態(tài)金屬的過渡方式主要有鋪展過渡、大滴過渡和液橋過渡三種典型方式。鋪展過渡時,由于送絲速度極小過渡到熔池中的金屬體積小,焊縫表面形貌類似于自熔焊,焊接過程不穩(wěn)定且焊接效率低。大滴過渡時,液態(tài)金屬以大滴狀過渡到熔池中時對熔池造成沖擊導致焊接過程不穩(wěn)定,焊縫表面呈現不連續(xù)的顆粒狀,雖然可通過調整大滴過渡周期時間和焊接速度來控制焊疤間距從而對焊縫形貌進行優(yōu)化,但工藝窗口較窄且難于實現。液橋過渡是最理想的液態(tài)金屬過渡方式;激光束和焊絲部分重疊時在很寬的工藝參數范圍內均能形成穩(wěn)定的液橋過渡,液橋過渡時激光功率的可調性和對焊接過程波動適應性最強,焊接過程穩(wěn)定且焊縫成形質量最好。對焊絲送進位置優(yōu)化后,結合不同工藝參數下高速攝像采集到的焊接過程,系統(tǒng)研究了激光功率、焊接速度、送絲速度和角度、離焦量等工藝參數對焊縫表面形貌、熔寬、熔深和余高等成型特征的影響,揭示了焊縫成形質量與焊絲熔入過程的內部聯系。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG456.7

【參考文獻】

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本文編號：2676757