镁/铝磁场辅助激光焊外加磁场作用研究
发布时间：2023-05-27 01:09
镁合金和铝合金是航天航空交通领域最具应用前景的两种轻型有色金属,但两种金属的物理及化学性能差异明显,较难获得优良的焊接接头。本文选择1.4mm厚AZ31B镁合金与1.2mm厚6061铝合金作为研究对象,进行了外加横向及纵向磁场辅助镁上铝下的激光搭接焊试验,通过高速相机、微型光谱仪、金相显微镜和带EDS探头的扫描电镜研究金属蒸气/等离子体的形貌及光谱信息、焊缝和熔池形貌、以及熔池的Mg-Al化合物分布,并建立了镁/铝激光焊接熔池的数值模型,探索了外加磁场改善镁/铝激光焊接熔池的作用机理,研究期望为航天航空交通镁/铝异种金属激光焊接及交通产业的轻量化进程提供实验基础和理论依据。本文首先研究了镁/铝磁场辅助激光焊接过程中熔池上方的金属蒸气/等离子体的形貌及光谱信息,发现无磁场作用时,熔池上方的金属蒸气/等离子体整体分散,亮度低;外加横向磁场,熔池上方的金属蒸气/等离子体的密度变大,形态明亮,金属蒸气/等离子体粒子密度增大;外加纵向磁场,熔池上方的金属蒸气密度同样增大,颜色相对明亮,金属蒸气/等离子体密度有所增加;外加磁场导致焊接熔池的热量增加,表明外加磁场对熔池吸收激光能量具有促进作用。其次...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 镁合金、铝合金的性能及焊接性分析
1.2.1 镁合金的性能及用途
1.2.2 铝合金的性能及用途
1.2.3 镁/铝合金的焊接性分析
1.3 激光焊接技术
1.3.1 激光焊接技术的原理
1.3.2 激光焊接的技术优势与局限性
1.4 镁/铝异种金属焊接的研究
1.5 磁场辅助焊接的研究
1.6 本文的研究意义和研究内容
第2章 镁/铝异种金属磁场辅助激光焊接设备及方案
2.1 试验材料
2.2 试验设备
2.2.1 激光3D制造系统
2.2.2 永磁铁
2.2.3 高速摄像机
2.2.4 光谱仪
2.2.5 特斯拉计
2.2.6 金相显微镜
2.2.7 扫描电镜
2.3 试验方案
2.3.1 总体试验流程
2.3.2 磁场辅助激光焊接方案
2.3.3 熔池上方金属蒸气/等离子体同步拍摄试验
2.3.4 熔池上方金属蒸气/等离子体光谱检测试验
2.4 检测方法
2.5 优化工艺参数的预实验
2.6 本章小结
第3章 磁场对镁/铝激光焊金属蒸气/等离子体的影响
3.1 镁/铝激光焊接熔池上方金属蒸气形貌/等离子体拍摄实验
3.1.1 外加横向磁场的熔池上方金属蒸气形貌/等离子体拍摄实验
3.1.2 外加纵向磁场的熔池上方金属蒸气形貌/等离子体拍摄实验
3.2 镁/铝激光焊接熔池上方金属蒸气/等离子体光谱信息
3.2.1 横向磁场作用下金属蒸气/等离子体光谱信息
3.2.2 纵向磁场作用下金属蒸气/等离子体光谱信息
3.3 本章小结
第4章 磁场对镁/铝激光焊接熔池的影响
4.1 磁场作用下的镁/铝激光焊接焊缝表面成型性分析
4.1.1 横向磁场作用下的镁/铝激光焊接焊缝表面成型性
4.1.2 纵向磁场作用下的镁/铝激光焊接焊缝表面成型性
4.2 磁场作用下的镁/铝激光焊接熔池形貌分析
4.2.1 横向磁场作用下的镁/铝激光焊接熔池形貌分析
4.2.2 纵向磁场作用下的镁/铝激光焊接熔池形貌分析
4.3 磁场作用下镁/铝激光焊接熔池能谱分析
4.3.1 横向磁场作用下镁/铝激光焊接熔池能谱分析
4.3.2 纵向磁场作用下镁/铝激光焊接熔池能谱分析
4.4 本章小结
第5章 磁场对镁/铝激光焊接影响的仿真分析
5.1 COMSOL Multiphysics介绍
5.1.1 软件介绍
5.1.2 软件的特点和功能
5.1.3 软件的应用
5.2 磁场辅助镁/铝激光焊接的数值模型
5.2.1 基本设定
5.2.2 热源模型
5.2.3 控制方程组
5.2.4 边界条件
5.2.5 网格划分
5.2.6 数值计算流程
5.3 有无磁场条件下的数值计算结果
5.3.1 外加磁场对温度场的影响
5.3.2 外加磁场对流场的影响
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
本文编号：3823610
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 镁合金、铝合金的性能及焊接性分析
1.2.1 镁合金的性能及用途
1.2.2 铝合金的性能及用途
1.2.3 镁/铝合金的焊接性分析
1.3 激光焊接技术
1.3.1 激光焊接技术的原理
1.3.2 激光焊接的技术优势与局限性
1.4 镁/铝异种金属焊接的研究
1.5 磁场辅助焊接的研究
1.6 本文的研究意义和研究内容
第2章 镁/铝异种金属磁场辅助激光焊接设备及方案
2.1 试验材料
2.2 试验设备
2.2.1 激光3D制造系统
2.2.2 永磁铁
2.2.3 高速摄像机
2.2.4 光谱仪
2.2.5 特斯拉计
2.2.6 金相显微镜
2.2.7 扫描电镜
2.3 试验方案
2.3.1 总体试验流程
2.3.2 磁场辅助激光焊接方案
2.3.3 熔池上方金属蒸气/等离子体同步拍摄试验
2.3.4 熔池上方金属蒸气/等离子体光谱检测试验
2.4 检测方法
2.5 优化工艺参数的预实验
2.6 本章小结
第3章 磁场对镁/铝激光焊金属蒸气/等离子体的影响
3.1 镁/铝激光焊接熔池上方金属蒸气形貌/等离子体拍摄实验
3.1.1 外加横向磁场的熔池上方金属蒸气形貌/等离子体拍摄实验
3.1.2 外加纵向磁场的熔池上方金属蒸气形貌/等离子体拍摄实验
3.2 镁/铝激光焊接熔池上方金属蒸气/等离子体光谱信息
3.2.1 横向磁场作用下金属蒸气/等离子体光谱信息
3.2.2 纵向磁场作用下金属蒸气/等离子体光谱信息
3.3 本章小结
第4章 磁场对镁/铝激光焊接熔池的影响
4.1 磁场作用下的镁/铝激光焊接焊缝表面成型性分析
4.1.1 横向磁场作用下的镁/铝激光焊接焊缝表面成型性
4.1.2 纵向磁场作用下的镁/铝激光焊接焊缝表面成型性
4.2 磁场作用下的镁/铝激光焊接熔池形貌分析
4.2.1 横向磁场作用下的镁/铝激光焊接熔池形貌分析
4.2.2 纵向磁场作用下的镁/铝激光焊接熔池形貌分析
4.3 磁场作用下镁/铝激光焊接熔池能谱分析
4.3.1 横向磁场作用下镁/铝激光焊接熔池能谱分析
4.3.2 纵向磁场作用下镁/铝激光焊接熔池能谱分析
4.4 本章小结
第5章 磁场对镁/铝激光焊接影响的仿真分析
5.1 COMSOL Multiphysics介绍
5.1.1 软件介绍
5.1.2 软件的特点和功能
5.1.3 软件的应用
5.2 磁场辅助镁/铝激光焊接的数值模型
5.2.1 基本设定
5.2.2 热源模型
5.2.3 控制方程组
5.2.4 边界条件
5.2.5 网格划分
5.2.6 数值计算流程
5.3 有无磁场条件下的数值计算结果
5.3.1 外加磁场对温度场的影响
5.3.2 外加磁场对流场的影响
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
本文编号：3823610
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