光纤激光功率和焊接速度对6061铝合金焊缝成形的影响

四机械制造四邢睿智，等四光纤激光功率和焊接速度对6061铝合金焊缝成形的影响

作者简介:邢睿智(1991－),男,安徽亳州人,硕士研究生,研究方向为激光焊接三

DOI:10.19344/https://www.360docs.net/doc/2616584292.html,ki.issn1671－5276.2017.04.016

光纤激光功率和焊接速度对6061铝合金

焊缝成形的影响

邢睿智,王克鸿,江俊龙,周红云

(南京理工大学材料科学与工程学院，江苏南京210094)

摘要:利用10kW 光纤激光器对2.5mm 厚6061铝合金进行了焊接试验，探究激光功率和焊接速度对焊缝成形的影响三对比分析了不同激光功率和焊接速度获得的焊缝表面形貌二焊缝横截面形貌三试验结果表明:激光功率焊接速度对6061铝合金激光焊缝的熔深和熔宽具有显著影响，熔宽在一定范围内随着激光功率的增加而增加，最终达到某一数值不再增加三激光功率的大小影响激光自身的稳定性，从而影响焊缝的成形三关键词:激光功率；焊接速度；焊缝成形

中图分类号:TG441.3 文献标志码:B 文章编号:1671-5276(2017)04-0056-03

Effect of Laser Power and Weld speed on Weld Appearance of 6061Aluminum Alloy

XING Ruizhi,WANG Kehong,JIANG Junlong,ZHOU Hongyun

(School of Materials Science and Engineering ,Nanjing University of Science and Technology ,Nanjing 210094,China )Abstract :The weld test of 2.5mm thick 6061aluminum alloy is done by the 5kW optical fiber laser beam.The effect of laser power

and weld speed on weld appearance of Al alloy is investigated.The weld surface shape is compared with the weld cross －sectional

shape.The flow behavior of the melt pool during the welding process is discussed.The results reveal that laser power and weld speed have a remarkable influence on weld depth and width.In a certain rang ,the weld width increases with the increasing laser power ,but the weld width can only reach to a certain value.The value of laser power affects its own stability and the appearance of weld.

Keywords :laser power ;weld speed ;weld appearance

0 引言

为了减少环境污染与能源消耗,铝合金被越来越多地

应用在汽车和飞机等交通工具的制造中[1－2]三而6061铝合金由于其抗腐蚀性好二韧性高二加工性能佳以及出色的焊接性在建筑二机械二电子等多个领域得到了广泛的应用三激光焊接作为一种有效的铝合金连接方法,既符合轻量化标准,又能达到高强度的要求三在铝合金激光焊接中,激光功率和焊接速度是2个极其重要的焊接参数,因为激光功率和焊接速度的匹配关系直接表征了焊接的工艺范围,本文就探讨激光功率和焊接速度对6061铝合金光纤激光焊焊缝成形的影响三

1 试验设备二材料及方法

1.1 试验设备

试验采用的设备主要包含3个部分:1)美国IPG 公司的YLS －10000型光纤激光器系统,最大输出功率为

10kW,输出激光为λ＝1064nm 的连续波;2)德国KUKA 公司生产的KR －16型六轴串联结构机械臂;3)德国Pre-

citec 公司生产的YW －52型激光焊接头三

1.2 试验材料

试验采用2.5mm 厚100mm ?20mm 的6061铝合金板材,板材加工状态为T6态,即固溶热处理后人工时效,具体质量分数如表1所示三

表1 6061铝合金的质量分数

％

材料Si

6061

0.4~0.8?0.70.15~0.4?0.150.8~1.20.04~

0.35

?0.25?0.15?0.015余量1.3 试验方法

试验沿试板最长边进行平板对接;采用99.9％的氩气实现全方位的保护,流量为25L /min,激光束垂直向下,倾

斜角度为0?,离焦量Δ＝0;同时保持侧吹气与母材的相对位置不变三焊接过程为激光自熔焊,不添加焊丝和任何填充材料,单面焊双面成形三通过IPG 激光器计算机软件控制激光功率大小,并通过KUKA 机器人操作面板来设置焊接速度三

由于铝及铝合金在空气中极易氧化,在其表面生成一

四

65四万方数据