低碳钢激光点焊工艺特性与力学性能研究-材料加工工程专业论文.docxVIP

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - - I - 摘 要 在激光加工领域，激光点焊技术是一种新型的技术，具有高精度，高效 率等特点，逐渐成为人们关注的焦点。有望在不久的将来，作为传统点焊工 艺的替代技术，大量应用于汽车工业生产与航空航天领域中。 本文以 1mm 厚低碳钢板为试验材料，进行点焊常用的搭接接头激光点 焊工艺特性研究，对不同焊接工艺参数下的焊点的形态特征与主要缺陷进行 了分析与总结。在此基础上，对不同形态尺寸的焊点力学性能进行了综合测 试与分析，并进一步深入讨论了不同尺寸焊点的断裂方式与断裂原因。 低碳钢激光点焊过程中，热输入对焊点截面形貌与尺寸有较大影响，其 主要工艺参数是激光功率与点焊时间，随激光功率与点焊时间的增加延长 时，焊点尺寸都有不同程度的增大。相对而言，激光功率对焊点尺寸的影响 影响更大一些；随热输入的增大，焊点的截面形状会出现 U 形、Y 形、X 形、柱形等多种形式。气孔、裂纹、下塌是低碳钢激光点焊的三种主要缺 陷，合理调节焊接参数可以对上述缺陷有较好的改善。 通过对激光点焊的焊点抗剪性能的测试，证明低碳钢激光点焊的焊点抗 剪力完全可以达到工业应用对电阻点焊的要求，激光点焊可以采用更密集的 排布方式来提高焊件性能。焊点的抗剪力随熔合面直径的增大基本呈线性增 长。在拉剪载荷下，焊点存在三种不同断裂形式，断裂形式主要取决于焊点 的熔合面尺寸和热输入大小。焊点中的硫化物导致了焊点的韧性破坏，控制 硫含量对提高焊点的韧性断裂强度至关重要。 最后，对低碳钢激光点焊的抗疲劳强度进行了测试与分析，疲劳断口为 脆性疲劳断裂，且具有多个疲劳源，属于多源疲劳破坏。焊点中的第二相质 点和微观裂纹是引起疲劳的最主要的裂纹源。第二相质点是低碳钢本身所含 有伴生元素所导致的；微观裂纹主要是焊点在凝固过程的缩松引起。因此有 效控制焊点凝固过程，减少缺陷的产生，有助于提高低碳钢激光点焊焊点疲 劳强度。 关键词 低碳钢；激光点焊；焊接特性；力学性能 Abstract In the field of laser processing, laser spot welding technology gradually becomes the focus of peoples attention for its high-precision and high-efficiency, as a new type technology. It’s expected to take place of the traditional spot welding technologyand and widely used in auto production and aerospace fields. In this paper， 1 mm thick low carbon steel is choosed as material to study characteristics of lap joints (commonly used for spot welding) laser spot welding. the solder joint shape and major defects with different welding parameters were analysissed and conclused. On this basis, mechanical properties of the solder joint with different forms and sizes was integrated tested and analysissed; fracture and fracture mode reasons of different sizes solder joint were further in- depth discused. In low carbon steel laser spot welding process, the heat input have greater impact to the cross-section shape and size of the joint. The main technical parameters are laser power and time, with the laser power increasing or time extension, solder joint size has increased in different degrees. Relatively, laser power has greater impa