激光焊接工藝對Fe-Ni合金焊縫質量的影響.pdf

1、Fe-Ni（36 wt.％）合金因其在室溫到230℃的溫度范圍內具有極低的熱膨脹系數和良好的塑性，被廣泛應用于工業(yè)生產中。隨著科學技術的發(fā)展，該合金的應用領域也逐漸從傳統(tǒng)精密儀器領域向電子工業(yè)領域拓展?；贔e-Ni（36 wt.％）合金的應用背景及使用環(huán)境，對合金焊接性能研究的重要性也日益凸顯出來。由于該合金在使用傳統(tǒng)加工方法（如TIG、MIG）進行焊接的過程中，極易形成焊接熱裂紋。但是用來避免該合金高裂紋敏感性的方法（如添加其他元素

2、），往往會在不同程度上破壞Fe-Ni(36 wt.％)合金的低膨脹特性，使焊縫處熱膨脹系數在一定程度上得到增大。文獻表明，小熱輸入量以及較高的冷卻速率有利于防止Fe-Ni（36 wt.％）合金熱裂紋的產生，因此選用合適的自熔焊接方法可能會解決高熱裂紋敏感性與改變合金元素成分帶來熱膨脹系數提高之間的矛盾。基于激光焊接具有傳統(tǒng)焊接方法所不具備的一些優(yōu)勢、特點以及Fe-Ni(36wt.％)合金的焊接特性，本文采用Nd∶YAG激光器對Fe-Ni

3、（36 wt.％）合金板材實施自熔焊接，主要研究內容包括:
　　焊接缺陷機理分析及改善。在對Fe-Ni（36 wt.％）合金進行焊接實驗的過程中發(fā)現該合金具有很高的氣孔傾向，分析工藝參數對焊接氣孔的影響規(guī)律，并總結氣孔以及帶氣孔焊道的一些典型特征，通過使用EDS檢測手段對氣孔內壁進行元素成分分析并結合氣孔特征推斷出氣孔的形成機理。結合氣孔形成機理，提出氣孔缺陷的解決方案以及可在實驗中實際應用的工藝改進措施。
　　工藝參數對焊

4、縫形貌影響分析及性能檢測。在焊接氣孔得到解決的基礎上，進一步對焊縫形貌和焊接質量進行研究，包括:(1)連續(xù)激光單道掃描實驗。根據實驗設計參數，采用單因素實驗方法對Fe-Ni(36 wt.％)合金板材進行連續(xù)激光單道掃描實驗，截取焊縫截面并使用光學顯微鏡觀察、測量，以獲得焊縫截面形貌的特征尺寸數值，研究連續(xù)激光焊接工藝參數變化對焊縫截面幾何特征的影響規(guī)律并分析其原因。(2)脈沖激光與連續(xù)激光單道掃描對比分析。采用單因素實驗方法對Fe-Ni

5、（36 wt.％）合金板材進行脈沖（方波/正弦波）激光單道掃描實驗，研究脈沖激光工藝參數對焊縫截面形貌幾何特征的影響規(guī)律并與連續(xù)激光焊接進行對比，得出不同激光焊接模式之間的異同點并分析產生原因。(3)焊接接頭質量檢測及分析。根據以上實驗分析得到的結論選出合理的焊接參數，對2mm厚Fe-Ni(36 wt.％)合金板材實施焊接并對該合金焊縫的顯微組織、接頭拉伸性能以及熱膨脹性能進行測試，分析其形成和與基材性能差異之間的原因，為Fe-Ni（3