纯铜激光—电弧复合焊接工艺研究

作     者：陈玉龙 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高明;胡乾午

授予年度：2016年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：纯铜 激光-MIG复合焊 工艺特性 接头组织 性能 

摘      要：纯铜具有优良的导电导热性能和优良的机械性能,广泛应用于工业领域,但焊接存在相当难度。激光-电弧复合焊接能够通过热源相互作用改善铜对激光的高反射率问题,利用激光高能量密度获得高质量焊接接头,具有重要的研究价值。本文开展了T2纯铜激光-MIG(熔化极惰性气体保护焊)复合焊接工艺研究。主要研究结果如下:激光-电弧相互作用能够大幅度改善纯铜焊缝成形。复合焊接在激光功率为4kW时即可以获得成形良好的焊缝,而激光焊接即使在6kW时仍难以获得稳定焊缝。工艺稳定性增强机理表现为两方面。首先,电弧预热提高了激光吸收率,增大了小孔内部能量密度,降低了其闭合倾向;其次,电弧压力和等离子流力扩大了小孔开口直径,减小了小孔后壁的反冲压力,使小孔后壁保持平滑而不发生凹陷,提高了其稳定性。焊缝组织相对于母材明显粗化,熔化区由垂直于熔合线的粗大柱状晶和位于焊缝中心的等轴晶组成,热影响区表现为粗大的退火孪晶组织。复合焊接接头拉伸性能低于母材,最大抗拉强度与延伸率分别为208.6MPa和26.9%,达到母材的83.9%和81.8%。研究发现当热输入较小时,焊缝内的大直径气孔是接头性能降低的主要原因;随着热输入的增加,气孔率降低,焊缝组织粗化开始成为接头性能降低的主要原因。研究了纯铜焊丝、CuSi焊丝与CuSn焊丝对接头力学性能、导电性和耐腐蚀性的影响规律,发现合金元素能够提高接头力学性能和耐腐蚀性,但是降低导电性能。相对来说,CuSn接头力学性能最好,CuSi接头耐腐性最佳。