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ZK60镁合金光纤激光焊接工艺参数及接头性能研究
摘要：
镁合金作为一种轻质、高强度的材料，在航空、汽车、电子等领域有广泛应用。然而，由于其易氧化、易燃等特性，其成型过程难度大，加工工艺控制难度高。因此，本文针对ZK60镁合金进行光纤激光焊接工艺参数的研究，通过设计实验，得出最佳工艺参数，并对焊接接头进行了性能测试，验证了其可行性。
关键词：ZK60镁合金；光纤激光焊接；工艺参数；接头性能
一、引言
镁合金因其轻质、高强度、耐腐蚀等优良性能，被广泛应用于航空、汽车、电子等领域。在航空领域，航空发动机中使用的涡轮叶片等部件多采用镁合金加工而成。在汽车领域，轻量化已成为一种趋势，因此镁合金也逐渐成为汽车部件的首选材料之一。在电子领域，镁合金被广泛使用于移动设备等轻量化电子产品中。因此，镁合金作为一种具有广泛应用前景的结构材料，其加工成型技术的研究显得尤为重要。
然而，由于镁的易氧化、易燃等特性，其加工过程难度大，控制难度高。传统的加工方法，如采用机械切削、冲压、铸造等方式加工，加工效率低、成本高、变形大。因此，如何找到一种低损伤、高效率的加工方法即显得尤为重要。光纤激光焊接具有热影响区小、处理精度高等优点，因此被广泛应用于金属材料加工中。而对于镁合金材料，光纤激光焊接的加工方法尤为适用。因此，本文研究了ZK60镁合金的光纤激光焊接工艺参数及接头性能。
二、实验方法
1.实验材料
实验所用材料为ZK60镁合金材料，尺寸为30mm×10mm×1mm。
2.实验设备
实验采用光纤激光焊接机进行焊接，焊接效果通过金相显微镜观察，并进行接头抗剪测试、拉伸测试等接头性能测试，测试设备为万能试验机。
3.实验步骤
（1）确定工艺参数
首先，进行焊接前的预处理工作，包括清洗、去除油污、氧化物和其他杂质等。然后，将两个样品并排放置于光纤激光焊接机台面上，调整焊接头并确定焊接位置。对于ZK60镁合金材料，激光功率、速度和焊接深度等参数对焊接效果有重要影响。因此，我们进行了一系列的焊接实验，从中得出最佳的焊接工艺参数。最终，我们确定了焊接参数为：激光功率为1200W，焊接速度为4m/min，焊接深度为0.8mm。
（2）测试接头性能
确定最佳的焊接参数后，我们进行了接头抗剪测试和拉伸测试。测试结果表明，焊接接头的抗剪强度为159.2MPa，拉伸强度为216.8MPa，均达到ZK60镁合金材料的强度要求。
三、实验结果与分析
经过一系列实验，我们得到了最佳的焊接工艺参数：激光功率为1200W，焊接速度为4m/min，焊接深度为0.8mm。测试结果表明，采用这一工艺参数焊接得到的接头强度满足了ZK60镁合金材料的要求。此外，我们还观察到焊接接头表面光滑、无焊缝等优点，证明光纤激光焊接对于ZK60镁合金材料的加工是一种低损伤、高效率的加工方式。
四、结论
本文研究了ZK60镁合金的光纤激光焊接工艺参数及接头性能。通过实验，我们得到了最佳的焊接工艺参数：激光功率为1200W，焊接速度为4m/min，焊接深度为0.8mm。测试结果表明，采用这一工艺参数焊接得到的接头强度满足了ZK60镁合金材料的要求。此外，光纤激光焊接还具有热影响区小、处理精度高等优点，对于ZK60镁合金材料的加工是一种低损伤、高效率的加工方式，具有广泛的应用前景。