导　　师： 简弃非

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 激光焊是一种有广泛应用价值的焊接加工技术,具有功率密度大、焊接效率高、热影响区和热变形小的特点,能够适用于大深宽比的场合。本文重点研究激光焊接换热器不锈钢薄板的加工过程,在实验的基础上分析焊接接头性能,并结合数值分析模型研究焊接加工的热循环动态过程。通过金相实验和拉伸强度实验对激光焊点进行实验分析,初步了解激光焊接接头的微观组织和力学性能。在金相实验中,从一组焊点试样的横截面图测量了3000W光纤激光器加工的焊点熔池尺寸,并观察到焊接接头存在表面凹坑等外观缺陷,以及少量试样存在影响焊件力学性能的内部缺陷,最后分析了焊接接头微观组织特点,分析结果表明:焊点焊后冷却速度快,其焊缝组织呈现为枝晶倾向的胞状奥氏体,耐腐蚀性比母材略低。通过拉伸强度实验测得焊点的抗拉剪切强度为236.8MPa,并计算得到实验的换热器板片单元承压能力为3.35MPa。通过进一步改变激光器参数优化焊接质量,结果表明:通过降低激光器加热时间,得到更均匀细化的焊缝组织;通过降低焊接功率密度,得到表面平整美观的焊接接头。建立激光点焊熔池瞬态行为数值分析模型,分析了焊接过程熔池的生长、焊后冷却以及匙孔的形成过程,并分析了焊接过程的流场,认为金属蒸汽对熔液的扰动容易产生气孔等焊接缺陷。随后统计出了熔池内各点的热循环曲线,得到各点的凝固速度在5mm/s到25mm/s之间,根据熔液凝固速度推测熔液的凝固模式:在竖直方向趋向于以FA模式凝固,在水平方向趋向于以F模式凝固。在前面理论分析和数值分析的基础上,对换热器不锈钢薄板的实际激光焊接加工过程进行数值分析,分别建立点焊和直线焊数值模型,分析了焊接过程的温度场和应力场,并着重分析了焊接速度、焊接功率等对直线焊的影响。结果表明:

关 键 词： 激光焊接 换热器不锈钢薄板 焊接热循环过程 实验分析 数值模拟

领　　域： []