摘要
中厚板铝合金大功率激光焊接焊接过程极不稳定，容易产生焊缝下塌和气孔等缺陷，严重影响了焊缝的力学性能。因此针对中厚铝合金板大功率激光焊接，优化工艺参数，研究焊缝成形规律、确定合适的形状特征参数，建立焊缝形状分类准则、改良焊接条件，控制焊接缺陷，是非常重要的。 本文首先研究工艺参数对中厚板铝合金大功率激光焊接的影响，确定其最佳工艺参数。使用Simufact welding对焊接过程进行模拟分析，初步确定单因素焊接实验的工艺参数范围，为后续激光焊接实验提供指导。然后根据数值模拟的结果展开工艺实验，确定了6mm厚6061-T6铝合金的焊接特性和最佳工艺参数。 接着对6mm厚6061-T6铝合金激光焊接熔透焊缝进行研究，建立了熔透焊缝的分类标准。采用形状因子 H2/(H1+H2+H3)和 W3/W1，将熔透焊缝分为钉形焊缝、楔形焊缝和酒杯形焊缝三类。研究工艺参数与焊缝形状的定量关系，分析不同形状焊缝的金相组织，研究焊缝形状与晶粒大小和形态的关系，测试不同焊缝形状的接头力学性能。确定了6061-T6铝合金熔透焊缝下工艺参数与焊缝形状、力学性能、金相组织之间的影响关系。 为改善焊缝缺陷，本文最后改变激光焊接过程中试板的焊接角度进行焊接实验，研究焊接角度对中厚板铝合金大功率激光焊接的影响。通过Simufact welding预测角度焊缝的温度场分布情况和熔池形状，在模拟结果的基础上进行单因素角度焊接实验、气孔率实验和力学性能测试来研究角度焊缝的气孔缺陷和力学性能，并且根据上述熔透焊缝分类研究的结果，加入角度因素重新进行焊接实验，研究焊接角度对熔透焊缝分类的影响。实验结果表明：改变焊接角度能够改善焊缝的气孔缺陷，提升焊缝的力学性能。加入角度参数以后，焊缝的形状依旧符合形状因子与工艺参数之间的关系，焊缝分类规则依然有效。
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