铌粉添加对铝合金激光—电弧复合焊接质量的影响

发布时间：2017-07-06 15:11

  本文关键词：铌粉添加对铝合金激光—电弧复合焊接质量的影响

  更多相关文章： 激光-电弧复合焊接 铝合金 铌粉 气孔 微观组织 腐蚀性能

【摘要】：铝合金具有优异的物理特性和力学性能,已广泛应用于机械、电力、航空航天、舰船、车辆等工业中,是目前应用最广泛的轻金属之一。由于铝合金对氢的溶解度呈陡降特征,焊接时易产生气孔,且铝合金焊缝的腐蚀性能直接影响零件的使用寿命,因此研究铝合金激光-电弧复合焊接气孔与焊缝腐蚀性能具有重要意义。本文基于6061铝合金板,开展低功率YAG激光与TIG复合焊接工艺实验,通过开槽添加铌粉的方法,研究铌粉对焊缝的成形规律及对焊缝气孔分布和气孔率的影响规律,通过电子探针、SEM等检测手段探究铌粉对焊缝微观组织的影响,分析铌粉添加对焊缝电化学腐蚀性能的影响并讨论腐蚀形貌。主要研究内容及结论如下：(1)焊接成形工艺实验。通过在铝合金板上开槽添加铌粉,依据焊缝成形情况初步选定铌粉线添加量的合理值,重新测定铌粉的密度并提出铌粉线添加量的计算方法。当铌粉添加量在0-13.26 mg/cm之间时,激光-电弧复合焊接参数为激光功率400 W、电弧电流400 A、保护气流量9 L/min、焊接速度300 mm/min时可以得到表面成形良好的焊缝。添加铌粉后焊缝熔宽和熔深增加,但是铌粉对焊缝熔深的影响程度要大于熔宽。(2)铌粉添加对气孔的影响。添加适量铌粉可以有效抑制焊缝气孔形成,焊缝横截面气孔率显著降低。铌粉添加可以减少焊缝熔深方向各区域的气孔数量与最大气孔直径。未添加铌粉与添加铌粉的焊缝气孔数量从上到下均呈逐渐减少的趋势。气孔在焊缝左侧、右侧的数量大致相等,呈现出对称的特征,分布具有随机性。(3)铌粉添加对焊缝组织的影响。铌对焊缝具有晶粒细化作用,使柱状晶向等轴晶转变；促进气泡形核与融合,增大气泡直径；降低熔池金属粘度,增加气泡逸出速度；减轻熔池金属剧烈对流,利于匙孔稳定；利用自身吸氢特性,在熔池存在时间内与氢反应,降低焊缝中游离氢的数量,减少气孔形成。(4)铌粉添加对焊缝腐蚀性能的影响。母材及焊缝未出现过渡钝化现象,而所有焊缝均没有发生明显的钝化现象。各样件的点蚀电位均比较接近。铌粉添加能较大程度地减小腐蚀速率,而对腐蚀倾向影响不大。SEM观察腐蚀后表面,添加铌粉焊缝相比于母材与未添加铌粉焊缝腐蚀表面平整,且点蚀坑数量较少。铌粉在一定程度上提高了铝合金激光-电弧复合焊缝的抗腐蚀性能,使得腐蚀后形貌较为致密,但是当铌粉添加量较高时,表面腐蚀会出现不均匀的情况。
【关键词】：激光-电弧复合焊接 铝合金 铌粉 气孔 微观组织 腐蚀性能
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG457.14
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 激光-电弧复合焊接技术10-11
• 1.2 铝合金激光-电弧复合焊接11-12
• 1.3 铝合金激光-电弧复合焊接焊缝气孔研究现状12-15
• 1.3.1 铝合金复合焊接焊缝气孔国外研究现状12-13
• 1.3.2 铝合金复合焊接焊缝气孔国内研究现状13-15
• 1.4 铝合金焊缝腐蚀性能研究现状15-17
• 1.4.1 铝合金焊缝腐蚀性能国外研究现状15-16
• 1.4.2 铝合金焊缝腐蚀性能国内研究现状16-17
• 1.5 本课题研究内容17-18
• 2 铝合金激光-电弧复合焊接焊缝气孔抑制实验方案18-29
• 2.1 实验设备及材料18-20
• 2.1.1 实验设备18-19
• 2.1.2 实验材料19-20
• 2.2 铝合金激光-电弧复合焊接焊缝气孔成形机理20-22
• 2.2.1 焊缝气孔形成的一般条件20-21
• 2.2.2 铝合金激光-电弧复合焊接焊缝中的气孔类型21-22
• 2.3 气孔抑制实验方案及方法22-28
• 2.3.1 实验工艺方案22-23
• 2.3.2 气孔率研究方法23-25
• 2.3.3 铌粉添加量的确定25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 铌粉添加对铝合金激光-电弧复合焊接焊缝气孔的影响29-56
• 3.1 铌粉添加对复合焊接焊缝熔深、熔宽的影响29-31
• 3.2 铌粉添加对焊缝横截面气孔分布的影响规律31-40
• 3.2.1 焊缝气孔纵向分布规律分析31-36
• 3.2.2 焊缝气孔横向分布规律分析36-40
• 3.3 铌粉添加对焊缝横截面气孔率的影响规律40-47
• 3.4 铌粉添加对铝合金激光-电弧复合焊接焊缝气孔的影响机制47-54
• 3.4.1 铌粉的晶粒细化作用47-51
• 3.4.2 铌粉的粉末作用51-53
• 3.4.3 铌粉的固氢作用53-54
• 3.5 本章小结54-56
• 4 铌粉添加对铝合金激光-电弧复合焊接焊缝腐蚀性能的影响56-64
• 4.1 电化学腐蚀原理56-57
• 4.2 电化学腐蚀实验设备及方法57-58
• 4.3 铌粉添加对复合焊缝电化学腐蚀特性的影响规律分析58-62
• 4.3.1 极化曲线分析58-60
• 4.3.2 腐蚀形貌分析60-62
• 4.4 本章小结62-64
• 结论64-66
• 展望66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况70-71
• 致谢71-72

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本文编号：526683