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兰州理工大学硕士学位论文异厚度铝合金激光拼焊工艺及温度场研究姓名：申俊明申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：樊丁;余淑荣20090501异厚度铝合金激光拼焊工艺及温度场研究作者：申俊明学位授予单位：兰州理工大学相似文献(2条)1.学位论文赵海兵异厚度铝合金激光拼焊工艺及组织性能研究2008激光拼焊是在汽车车身制造中，根据车身不同部位的性能要求，选择不同厚度或材质的板材，通过激光裁剪和拼装完成车身某一部位的连接。本文主要利用自制的铝合金拼焊专用夹具，对不同厚度的铝合金5052和5056板材进行激光拼焊，并得到成型合格的拼焊板。然后利用SEM、EPMA、原子吸收分析(AAs)、XRD、EDS、显微硬度仪、拉伸试验等手段研究了两种铝合金激光拼焊板接头金相组织、物相组成；以及焊缝镁元素分布及烧损情况，建立了镁元素蒸发烧损模型示意图，并对两种铝合金激光拼焊板接头性能进行测试分析。结果表明，焊缝中心组织为非常细小均匀的胞状等轴晶；焊缝中心的物相组成为α(Al)+β(Mg2Al3)还有少量FeAl3和SiMg2。随铝合金含镁量增加，激光焊接时镁元素的损耗也增大；铝合金5052拼焊板薄板母材的热影响区存在软化现象。铝合金拼焊板纵向拉伸试样的延伸率显著减小，5052拼焊板的横向拉伸试样均断于薄板热影响区，主要原因是半硬态的薄板热影响区材料在激光焊接过程中被软化，但5056拼焊板的横向拉伸试件均断裂于薄板母材处；拼焊板的横向拉伸试样断口均为韧性断口。在研究了5052拼焊板断裂原因后，我们对5052和5056激光拼焊板进行再结晶退火。并且利用金相显微镜和拉伸实验机以及显微硬度仪对退火后的拼焊板进行组织观察和性能评价。结果表明，退火后的5052和．5056铝合金激光拼焊板的母材和焊缝组织都发生了完全再结晶，组织更加均匀。退火后的5052等效抗拉强度和等效屈服强度略有减小但塑性大大增强，延伸率增加两倍多。退火后5052薄板母材的硬度明显降低，与厚板母材以及熔合区的硬度接近。而5056拼焊板退火前后的性能变化不大。2.学位论文熊进辉异厚度铝合金激光拼焊数值模拟2007焊接是一个涉及电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程。焊接现象包括焊接时的电磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力和变形等。一旦能够实现对各种焊接现象的计算机模拟，就可以通过计算机系统来确定焊接各种结构和材料的最佳设计、最佳工艺方法和焊接参数。利用ANSYS软件对异厚度铝合金激光拼焊的温度场进行三维瞬态有限元分析。为了提高计算精度和效率，采用过渡网格划分形式划分网格以保证焊缝处网格足够细小。选取高斯函数分布的热源模型，利用ANSYS软件的APDL语言编写程序实现移动热源的加载。在模拟中既考虑一般激光焊接中材料热物理性能参数的温度相关性、熔化潜热、边界条件、等离子体、熔池对流、保护气体等对温度场的影响，又考虑异厚度铝合金激光拼焊的特性。利用高温热电偶检测异厚度铝合金激光拼焊过程中的温度场，将模拟值与实测值进行对比分析，结果表明模拟值与实测值吻合良好。采用间接法模拟应力应变场。定义弹性模量E，热膨胀系数α，泊松比μ等随温度变化的材料力学参数值。指定塑性分析选项为经典的双线性随动强化(BKIN)。边界条件约束焊件的自由度，以模拟夹具的作用。模拟结果显示，由于厚度不同，薄厚两板应力应变场存在差异，薄板焊缝附近的应力场范围较大，变形比厚板复杂且比厚板大。利用小孔释放法检测异厚度铝合金激光拼焊板的残余应力，将模拟值与实测值进行对比分析，结果显示模拟值与实测值吻合良好。对异厚度铝合金激光拼焊的熔化过程进行分析。选用三种不同的热源模型：高斯面热源、体热源、组合热源，利用ANSYS软件对异厚度铝合金激光拼焊的温度场进行三维瞬态有限元分析，观察三种热源模型形成的熔池形状(即焊缝形状)。结果表明：采用组合热源模型模拟的焊缝形状与实际拼焊的焊缝形状最为接近，证明分析的合理性。利用异厚度铝合金激光拼焊间隙填充模型，建立偏移量与间隙、工件厚度比、激光光束半径的定量关系式，关系式中偏移量与间隙、激光光束半径成正比，与工件厚度比成反比。在异厚度铝合金激光拼焊工艺实验中，选取不同的工件厚度比进行偏移定量关系式的验证实验。实验结果表明：理论计算值与工艺实验值基本吻合。理论计算值可以作为异厚度铝合金激光拼焊工艺实验的定量参考值。本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：5d21f936-ae3c-4ba8-b500-9de000fb24bf下载时间：2010年8月28日