热冲压成形超高强钢焊接技术的进展

超高强钢在减小车身质量的同时能保证汽车的安全性。热冲压成形超高强钢尺寸精度高、使用寿命长,已被广泛应用于汽车制造领域。目前热冲压成形钢常用的焊接技术为电阻点焊和激光焊接等。为避免热冲压成形过程中表面氧化和脱碳,通常在钢板表面预制Al-Si镀层。然而镀层的存在会导致焊接接头力学性能降低。概述了可热冲压成形的超高强度钢及其镀层技术、热冲压成形钢常用的焊接技术以及焊缝组织和焊接接头的性能,探讨了改善热冲压成形超高强度钢焊接接头性能的途径。     

高强钢B340LA与B1500HS钢激光拼焊板热冲压淬火性能

用质子光谱仪、光学显微镜、维氏硬度计等手段研究低合金高强钢B340LA与超高强硼钢B1500HS激光拼焊板焊接后的热冲压淬火特性。结果表明,拼焊板母材B340LA钢随着冷却速度的增加其相变点发生偏移,维氏硬度略有增加。拼焊板母材B1500HS钢随着冷速的增加硬度迅速提高。光学显微镜观察,当冷速超过30 K/s时母材B1500HS钢基本转化为马氏体组织。通过维氏硬度计测量,发现焊缝至母材过渡区硬度值平滑过渡,保证母材及焊缝力学性能良好的连续性。由于热冲压淬火后母材及焊缝区域显微硬度平滑过渡,应力应变分别更趋均匀,可显著提高低合金高强钢与超高强硼钢激光拼焊板拉深成形性。     

热冲压高强钢电阻+激光组合点焊工艺

为避免热冲压高强钢电阻点焊在热输入较大时产生飞溅和满足激光点焊装配要求,提出一种将电阻点焊和激光点焊组合的新焊接工艺方法.通过电阻+激光组合点焊工艺获得了热冲压高强钢焊接接头,分析了接头各区域的显微组织、显微硬度分布、力学性能,并分析了断裂模式及其断裂机理.结果表明,电阻+激光组合点焊接头明显分为电阻焊接区和激光焊接区.母材和激光焊核区硬度值较大,与回火区对应的软化区硬度值下降约60％,激光环外侧软化区为拉剪断裂薄弱环节.此种组合工艺获得的焊接接头相对于单独电阻点焊或激光点焊强度和韧性都有明显提高.     

22MnB5超高强钢焊接组织与性能

采用钨极氩弧焊方法,实现了22MnB5超高强钢淬火前后同种材料之间的连接,进行了焊接接头拉伸试验和热影响区内显微组织及硬度分布试验,并对焊接前后材料的抗腐蚀性能进行了试验分析.结果表明,淬火处理后22MnB5组织结构从铁素体+珠光体组织转变为马氏体组织,显微硬度与抗拉强度大幅度提高,原始及淬火后材料的焊接接头具有良好的力学性能和组织形貌,焊后焊接接头抗拉强度和硬度略低于原始母材,经淬火处理后的材料焊后抗拉强度达到1179.59 MPa,略低于淬火材料但比原始母材高很多,淬火热处理材料的腐蚀速率略有上升,而焊接后将大幅度增加腐蚀速率,通过比较淬火焊缝钢腐蚀速率最大.     

DILLIMAX690E钢超窄间隙熔化极气体保护自动焊

采用超窄间隙熔化极混合气体保护自动焊接技术,以厚板DILLIMAX690E钢与国产焊丝为对象,依据相关国家标准对690钢超窄间隙MAG焊接头进行了拉伸、侧弯和冲击试验,分析了接头各区显微组织、微区硬度和宏观形貌.结果表明,用超窄间隙熔化极混合气体保护自动焊工艺,在较小焊接热输入下,实现了对低合金调质高强钢DILLIMAX690E厚板的焊接,熔合良好,成形美观,焊态的焊接接头综合力学性能良好,同时实现了高效焊接.     

304L不锈钢的钨极氩弧焊工艺

研究了不同氩弧焊焊接工艺参数对304L不锈钢焊缝成形的影响,对焊接接头的组织形貌进行了分析,并对焊接接头进行了力学性能试验.结果表明:对接焊时,焯接电流为50A时的焊缝成形较好,焊缝组织为柱状晶,热影响区的组织较为复杂,焊缝的强度及硬度均优于母材,拉伸断裂位置为母材.     

不同焊接方法对B610CF钢焊接接头性能的影响

采用焊条手工电弧焊和富氩混合气体保护焊两种焊接方法对低焊接裂纹敏感性钢B610CF钢板状对接接头分别进行了三种焊接规范下的焊接,并对其焊接接头进行了金相分析和力学性能试验研究.结果表明,采用焊条手工电弧焊的焊接接头抗拉强度和焊缝的冲击韧性优于采用富氩混合气体保护焊的,两种焊接方法下的焊缝区的冲击韧性值都低于母材的;两种方法的热影响区金相组织和冲击韧性没有明显的差异.不同焊接方法下焊缝性能的差异以及与母材基体的差异,与所选用的焊接材料的性能有关,尽量选用与母材的强度和冲击韧性相匹配的焊接材料,以提高整个焊接接头的性能.     

高强钢旁路热丝等离子弧打底焊接头组织和性能

采用旁路热丝等离子弧焊接工艺进行高强钢Y形坡口的打底焊,该工艺有效结合了等离子弧穿透能力强、电弧热丝熔敷效率高、旁路分流热输入可控的技术优势,对中厚高强钢板实现单面焊接双面成形. 结果表明,正面焊缝成形美观,无焊接缺陷;背面焊缝轻微突出,厚板完全焊透;经过反复的受热冷却,打底焊焊缝的微观组织得到细化.力学性能分析得出,热影响区硬度最低,焊缝区略高于母材区;打底焊焊缝的硬度高于填充焊和盖面焊;拉伸断裂发生在母材区,断口扫描出现韧窝,为韧性断裂.     

模具温度和凸模速度对超高强钢热冲压成形的影响(英文)

高强钢板热冲压作为一种创新工艺逐渐被用于汽车领域制造超高强度的零件。实际上,由于在热冲压过程中材料表现出高度非线性的弹塑性以及热固响应行为,实验很难全面考察热成形过程。因此,有必要建立超高强钢板热冲压三维弹塑性热固耦合的有限元模型。同时,在高温拉伸试验的基础上,测试超高强钢的高温力学性能,并建立和应变、应变速率、温度相关的材料本构模型。此外,采用热冲压试验结合数值模拟研究模具温度和凸模速度对方盒形件超高强钢热冲压的影响规律,在测试热成形零件性能的基础上,得到优化的模具温度和冲压速度。     

不同组织超细化预处理下的异种钢超塑焊接

通过对40Cr/T10A钢试样及试样待焊面表层分别实施盐浴加热循环淬火、高频淬火及激光淬火的组织超细化预处理,探讨了钢待焊表面组织对40Cr/T10A异材恒温超塑焊(ISSW) 工艺及接头质量的影响.试验结果表明,钢待焊表面组织对ISSW接头的形成有重要影响.待焊面组织越细,ISSW所需焊接温度向低温区移动,初始应变速率向高应变速率区域移动,ISSW所需时间越短;即使待焊双方一方实施组织超细化,也可实现接头抗拉强度达到40Cr母材的强度,但ISSW所需压接时间稍长.ISSW属小变形焊接,接头变形主要集中在原界面附近的淬火区,且T10A侧的变形均大于40Cr侧.     

热成形钢与低碳钢板凸焊工艺及接头质量评价

研究厚度为1.5 mm的国产超高强度热成形钢板B1500HS与低碳钢板H220PD+Z100MB的电阻凸焊,对比分析了不同焊接电流、焊接时间、电极压力下其焊接接头的力学性能及微观组织。结果表明:其最佳焊接工艺为在电极压力为3.5 kN、焊接时间为25 cyc下,焊接电流为8.2~11.7 kA;无论是热成形钢还是低碳钢侧,熔核均为板条状马氏体组织,强度、硬度高;接头横截面从热成形到低碳钢,其维氏硬度曲线呈现由高到低的变化趋势;超高强热成形钢板与低碳钢板凸焊,应以熔核的尺寸(熔核直径及熔深)作为接头质量的主要评价指标,而原标准中的最小拉剪强度指标则作为最低标准。     

TRIP980钢板激光焊接工艺研究

采用不同焊接工艺对TRIP980钢板进行激光焊试验,研究了激光功率及焊接速度对接头宏观组织及力学性能的影响。结果表明:随着激光功率的增大,焊缝熔深逐渐增加直至完全焊透,此时接头强度先提高,之后保持稳定,断裂位置由焊缝过渡为母材,当功率过大时将产生严重飞溅,恶化焊缝性能,导致拉伸时沿焊缝开裂。随着焊接速度的提高,飞溅开始严重,导致接头强度较低,沿焊缝开裂,之后飞溅减小,接头强度提高且保持稳定,并沿母材断裂,继续提高焊接速度,焊缝熔深减小,接头强度降低,且沿焊缝处断裂。对于本研究钢板焊接合理的热输入为:33 333～50 000 J/m。     

15CrNiMoV与超高强钢Tenaris S690的焊接工艺

针对低合金高强钢在焊接过程中容易出现接头淬硬脆化,塑、韧性下降,冷裂纹等问题,对15CrNiMoV与超高强Tenaris S690钢的焊接工艺进行了研究,采用混合气体保护STT(表面张力过渡)焊打底,焊条电弧焊填充、盖面,通过选择焊接材料、焊前预热、严格控制道间温度,确保合理的焊接热输入、焊后保温等措施,确定了合理的焊...     

基于实际工况的超高强钢薄板激光-MAG复合热源焊接工艺特性北大核心

采用激光-MAG复合焊和常规MAG焊两种焊接方法进行了超高强钢的焊接试验研究,对比分析了激光-MAG复合焊在焊缝成形、焊接效率、焊接变形、工况适应性以及接头力学性能等方面的优势。结果表明:在高速焊接条件及复杂工况条件下,激光-MAG电弧复合焊仍可以实现超高强钢薄板稳定可靠的单面焊双面成形,与常规MAG焊相比,焊接效率提高5倍,焊接变形显著减小,接头抗拉强度提高26%以上,接头软化程度明显降低,焊接工艺对复杂工况的适应性较好。     

平仰位置的9%Ni钢双面氩弧焊打底工艺及接头性能分析

针对9%Ni钢仰焊位置的焊接工艺和外观成形差的问题,采用双面氩弧焊工艺打底后,分别采用氩弧焊和焊条电弧焊进行平焊位置的填充焊接。试验结果表明,两种不同填充焊接方法的接头横向拉伸均达到母材抗拉强度的下限值,实现了等强匹配,且在-196℃时低温冲击韧性良好。证明双面氩弧焊打底工艺能将仰焊位置转换为平焊进行焊接,有利于保证9%Ni钢平仰位置的焊接质量和焊缝外观成形。     

电阻-激光组合点焊工艺对热冲压高强钢焊接接头力学性能的影响

通过实验研究了热冲压高强钢在电阻-激光组合点焊这种新焊接工艺方法下,点接接头各区域力学性能、显微组织和断裂机理。研究结果表明,电阻-激光组合点焊接头的强度和韧性要比单独电阻或者单独激光点焊接头提高许多。整个点焊接头分为两个焊接区:电阻焊接区与激光焊接区。相比母材和激光焊接区,电阻焊接区的硬度值较小。软化区为回火组织,激光外侧软化区最为薄弱。     

调质型贝氏体高强Q550D厚板焊接性试验

采用混合气体保护焊实心焊丝焊接50mm规格的Q550D调质贝氏体高强钢。采用斜Y裂纹敏感性试验、焊接热影响区最高硬度试验研究了Q550D钢板冷裂敏感性。进行了对接接头试验、焊后520℃×2h消除应力处理,通过金相显微镜、拉伸试验、硬度试验、冲击试验等系统评价了Q550D的焊接工艺性。结果表明,Q550D钢板在4℃不预热情况下焊接,淬硬倾向不明显。50mm规格Q550D配套焊丝GHS-70的预热温度为50℃时即可避免冷裂纹的产生。焊接接头性能良好,焊后520℃×2h消除应力热处理对热影响区和母材的性能没有不利影响。     

几种铝钢异种金属熔钎焊工艺的对比与分析

采用脉冲旁路耦合电弧MIG焊、CMT及激光焊方法实现铝/镀锌钢板搭接焊,对焊缝界面微观组织、形貌及元素成分进行了观察分析,并测试了其力学性能.结果表明,三种焊接方法均可以实现铝/镀锌钢板异种金属的优质连接,获得成形良好的焊缝,搭接接头的抗拉剪强度均可以达到铝合金母材的80%以上,拉伸试样断裂在焊缝铝合金母材热影响区.当母材热输入及工艺合适时,三种方法下搭接接头界面处均形成一主要成分为Fe₂Al₅和FeAl₃,平均厚度约为8 μm的金属间化合物,而且控制金属间化合物的生成是获得铝/钢焊接优质接头的关键.     

铝硅镀层热成形钢拼焊板箔材填充激光焊的组织与性能研究

铝硅镀层热成形钢是一种重要的汽车用先进高强钢,但在拼焊板制造过程中受到铝硅镀层的影响,焊接接头的性能远低于母材.文中选择了3种相同厚度不同箔材作为铝硅镀层热成形钢激光焊的填充材料,并经热成形工艺处理.通过比较焊接接头的微观组织、硬度分布、拉伸力学性能和断口形貌,阐明不同箔材填充激光焊的影响作用.结果表明,Ni箔和Cu箔都促进了焊缝板条马氏体比例的增加和δ铁素体比例的减少,但Cu箔填充接头的断口呈沿晶断裂,塑性远低于Ni箔,与Ni固溶增强增韧Fe基体有关. Fe箔在一定程度上产生稀释的作用,也提高了焊缝板条马氏体含量.     

GH536合金激光焊与钨极氩弧焊接头组织性能对比研究

为探讨激光焊替代氩弧焊焊接GH536合金的可行性,以3 mm厚GH536合金为研究对象,分别采用激光焊和钨极氩弧焊,对比分析两种接头的室温和高温拉伸性能、持久性能、疲劳性能及组织。结果表明:采用激光焊接可以实现3 mm厚GH536合金的单面焊双面成形,相比氩弧焊的双面填丝焊接成形,激光焊在降低热输入的同时焊接速度提高了5倍;激光焊接头室温和1000℃高温平均抗拉强度分别为740 MPa和77 MPa,接头持久寿命可达母材的75%,与氩弧焊接头相当,但相同条件下激光焊接接头的疲劳性能更好,是氩弧焊接头的2倍以上,其主要原因是激光焊单位时间热输入较低,接头组织更均匀,晶粒更细小,焊缝成形平整、光滑,焊趾处应力集中小。通过对比分析可知,激光焊可以替代氩弧焊对GH536合金进行焊接。