ReiearchPaner试验研究样接
响应面法分析7A52铝合金光纤激光焊气孔敏感性
内蒙古工业大学材料科学与工程学院（呼和浩特市010051）陈超陈芙暮张慧婧摘要研究了焊接功率、焊接速度、离焦量3个因素对7A52光纤激光焊焊缝气孔率的影响规律，进而确定较
优焊接工艺。采用二次回归正交旋转组合设计法，对预测模型进行方差分析，确定各因素的显著性，借助响应面分析方法得出较优焊接工艺。结果表明，回归模型确定后，选用各因素的水平中间值对回归方程进行检验，结果显示气孔率实测值与气孔率预测值较为接近，预测值比实测值高1.8%，模型拟合度较好。借助Design-Expert软件进行响应面分析，得到较优焊接工艺：焊接功率4590W、焊接速度53.07mm/s，离焦量-0.62。
关键词：响应面分析光纤激光焊7A52铝合金气孔率中图分类号：TG456.7
0前言
近年来随着激光技术的不断发展，铝合金激光焊技术备受人们关注。但是由于铝合金其本身的物理性能和焊接工艺的影响，在激光焊接过程中极易产生气孔。铝合金激光焊接气孔主要有冶金类气孔和工艺气孔，冶金类气孔的形成与氢在熔池中的析出、聚集与合并有关，而工艺类气孔产生的根本原因是焊接过程中匙孔的瞬间失稳。焊接气孔的存在降低了有效接触面积、易发生裂纹萌生、扩展，严重影响了接头的使用性能等。所以国内外学者对于铝合金激光焊气孔的研究尤为重视。
光纤激光器作为一种较新型的激光焊接设备与传统COz、YAG激光器相比其具有功率大、波长短等优点，相关学者[2-4]先后采用了不同种激光器对铝合金进行焊接，发现在使用光纤激光器焊接铝合金时，具有焊接过程更加稳定、穿透能力更强、焊接效率更高以及
较好的接头性能等优点。但是在以往的铝合金光纤激光焊接研究中发现，焊接气孔的存在仍是影响铝合金焊接接头使用性能的主要因素[5-9)。7A52铝合金是中国自行生产的高强铝合金，被广泛应用于军事、国防等部门。目前较为成熟的焊接方法主要有双丝MIG焊和搅拌摩擦焊(10]，在激光焊接方面的研究还比较少，仅张智慧、钱红丽等人["1-12]对其接头组织性能进行了研究。因此，文中将以铝合金激光焊方面常见焊接缺陷气孔为主要研究对象，选取焊接速度、焊接功率和离焦量3个因素，以气孔率为评价指标，采用二次回归正交设计法，借助响应面分析来优化焊接参数降低气孔率，以便在焊接过程中获得质量较好的焊接接头。
1试验材料与方法 1.1试验材料
试验材料为6mm厚7A52铝合金热轧板材，其化学成分见表1。
表17A52铝合金的化学成分（质量分数，%）
Zn 4.0~4.8
Mg 2.0~2.8
1.2试验方法
Cu
0.05 ~0.20
Mn
0.20~0.50
Cr
0.15 ~0.25
采用IPG公司生产的YLS-6000光纤激光器，在6 mm厚的7A52板材上进行堆焊，焊后利用线切割技术，沿焊接方向截取15mm×6mm的焊缝中心截面，如图 1所示。
收日期：2015-12-21
基金项目：内蒙古青年科技英才领军人物项目（103-841025）
万方数据
Ti
0.05 ~0.18
Zr
0.05 ~0.15
Fe 050
图1焊缝中心气孔截面
≤0.25
Al 余量
2016年第5期17