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电弧电流对AZ31B/DP980激光诱导电弧焊接接头成形及力学性能的影响

材料工程 2022年第6期50卷 131-137页

作者：宋刚李传瑜郎强刘黎明大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116024

采用激光诱导钨极惰性气体保护(tungsten inert gas,TIG)电弧焊接技术,在未添加任何夹层和镀层的条件下,通过优化工艺,获得了AZ31B镁合金和DP980高强钢高质量搭接焊接头,重点研究TIG电弧电流对焊接接头成形和力学性能的影响规律。结果表... 详细信息

采用激光诱导钨极惰性气体保护(tungsten inert gas,TIG)电弧焊接技术,在未添加任何夹层和镀层的条件下,通过优化工艺,获得了AZ31B镁合金和DP980高强钢高质量搭接焊接头,重点研究TIG电弧电流对焊接接头成形和力学性能的影响规律。结果表明:电弧电流的增大会提高镁合金在高强钢的润湿铺展能力,提升焊缝宽度的同时减小润湿角。镁合金/钢焊接接头的最大拉伸载荷随着电弧电流的增大先升高后降低,接头断裂模式由沿界面断裂转变为沿焊缝断裂。当TIG电流为80 A、激光功率为350 W时,焊接接头最大平均拉伸载荷达到279 N/mm。焊缝宽度和界面层厚度的增大以及激光匙孔的钉扎作用共同提升了镁合金/钢的接头性能。

关键词：激光诱导电弧镁合金高强钢接头成形力学性能

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高强钢/镁合金激光诱导电弧搭接焊工艺及性能研究

高强钢/镁合金激光诱导电弧搭接焊工艺及性能研究

引用

作者：李传瑜大连理工大学

学位级别：硕士

在现如今节能减排的大背景下,汽车的轻量化已经是汽车发展的必然趋势。镁合金作为最轻的工程材料,具有很好的比强度和延展性,在汽车上有非常高的应用前景。同时目前汽车车身的部分材料开始使用更薄、强度更高的高强钢替代,这必不可少的... 详细信息

在现如今节能减排的大背景下,汽车的轻量化已经是汽车发展的必然趋势。镁合金作为最轻的工程材料,具有很好的比强度和延展性,在汽车上有非常高的应用前景。同时目前汽车车身的部分材料开始使用更薄、强度更高的高强钢替代,这必不可少的会涉及到镁合金与高强钢之间的连接问题。由于镁钢属于典型的不反应难固溶材料,所以目前针对镁合金与高强钢之间的焊接问题仍没有得到很好的解决。本文以AZ31B镁合金和DP980高强钢为研究对象,在不添加夹层、不添加焊丝的情况下,利用激光诱导电弧的焊接热源,以提升界面反应温度为切入点,系统的开展对镁合金和高强钢的搭接焊接头成形、接头组织、界面连接情况和断裂模式进行研究。本文主要结论为:（1）开展了对镁合金/高强钢激光诱导电弧搭接焊工艺研究,研究了不同焊接参数对接头成形以及对镁合金在钢板上的润湿铺展行为的影响。实验结果表明:采用激光诱导电弧焊接热源相比于单电弧焊接热源可以提高镁合金在高强钢板上的润湿铺展效果。激光功率、电弧电流、激光离焦量和热源位置都会对接头的成形产生影响。不同的热输入可以改变镁合金在高强钢板上的润湿铺展。通过提高热输入可以使界面反应温度提高从而提升镁合金的铺展能力,但是同时也会增大镁合金的蒸发烧损。通过改变焊接参数可以得到连续美观的焊缝成形。（2）对镁钢接头焊缝及界面位置进行研究,系统的分析了不同参数情况下焊接接头的组织变化和界面成分变化,并且针对激光诱导电弧焊接接头的不同部位进行对比分析。结果表明:镁合金/高强钢焊缝由镁合金及少量的高强钢颗粒组成,并且焊缝内部组织由于温度不同,晶粒尺寸不同;不同的热输入对焊缝组织晶粒尺寸也有较大影响。不同的界面位置界面层厚度不同,匙孔处温度较高,更容易形成连续的Fe-Al相界面层,远离匙孔位置将难以形成连续的界面层。并且随着热输入的增大界面层的厚度也会增大。（3）通过对镁合金/高强钢接头进行拉伸,分析不同参数对接头性能的影响规律,结合之前对接头宏观形貌和界面层组织的分析,阐述两种断裂模式的形成机理。实验结果表明:当激光功率为300W、电弧电流为80A、热源位置为2mm时镁合金/高强钢接头强度最高,接头最大拉伸载荷可达279N/mm。随着热输入的增大,会使得镁合金在高强钢上的润湿铺展性提高,焊缝宽度增大并且界面结合能力提高,同时焊缝余高的降低会使接头在拉伸过程中断裂模式由沿界面断裂转变为沿焊缝断裂,当接头为沿焊缝断裂时接头强度普遍较高。

关键词：激光诱导电弧镁合金高强钢焊接成形界面结合

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