不等厚激光拼焊板杯突试验及模拟

针对厚1.8 mm的SAPH440和厚2.2 mm的DP600不等厚异质板材采用激光焊接技术实现拼焊,进一步研究SAPH440和DP600的不等厚激光拼焊板的焊接接头性能和成形性能。针对拼焊板的胀形性进行杯突试验,研究表明,当薄板SAPH440所占的比例较厚板DP600大时,拼焊板的杯突值低于任何一侧母材的杯突值,即拼焊板的胀形性低于母材。并利用Dynaform软件对拼焊板的成形过程进行仿真分析：结果表明两侧板材变形不均匀,焊缝向厚板侧移动。     

ST14钢激光拼焊板焊缝组织及成形性能分析

对1.5mm和0.8mm两种规格的ST14钢等厚激光拼焊板焊缝部位进行杯突试验,比较焊缝与母材杯突值;再对由这两种规格组合拼焊的不等厚激光拼焊板进行单向拉伸试验,检验拼焊板经拉伸后的断裂部位;分析焊缝区组织及其硬度变化,研究激光焊接参数变化对ST14钢拼焊板成形性能的影响.结果表明,焊缝深冲性能低于母材,焊缝杯突值受焊接速度影响,随焊接速度增加而增加;激光焊缝抗拉强度高于母材;对于1.5 mm拼焊板,提高焊接速度,加快焊缝冷却,有利于生成细小的针状铁素体,可提高激光拼焊板的成形性能;而0.8 mm板焊缝生成晶粒细小的粒状贝氏体组织,可使焊缝区材料成形性能接近母材;焊缝及其热影响区的硬度高于母材硬度.     

不等厚DC56D+Z/HC180BD+Z钢激光拼焊焊接接头性能分析

对1.5 mm厚的DC56D+Z与0.7 mm厚的HC180BD+Z两种常用汽车板材进行激光拼焊,测试了不等厚激光拼焊板的金相组织、显微硬度和力学性能。结果表明:焊缝处与基体的金相组织均为铁素体,在焊接热循环的作用下,焊缝与基体的组织形貌差异较大。焊缝两侧硬度呈非对称分布,焊缝处最高硬度达到200 HV,高于母材。接头的单向拉伸断裂发生在HC180BD+Z钢侧,强度略低于HC180BD+Z钢母材,但断后伸长率仅为HC180BD+Z钢母材的56.8%。杯突试验后,断裂位置均发生在薄板侧,随着薄板侧占比增大,其焊缝由直线型转变为抛物线型。     

高强度钢差厚板激光拼焊焊缝成形及组织分析

选取2.0 mm,1.5 mm厚的HSA340板材和0.7 mm厚的H340LAD Z板材,按强度相近厚度不同原则两两搭配进行激光拼焊.焊后选取具有代表性的焊缝横截面进行金相组织检验,并对焊缝接头各区域进行硬度测量,分析了激光焊缝接头各区域金相组织及其硬度的变化.结果表明,差厚板激光拼焊过程中,母材散热情况不同,会造成焊缝金相组织在各自靠近母材的局部区域有很大差异;激光拼焊板的热影响区宽度窄,与母材及焊缝间有明显的界线,生成的组织细密;焊缝及热影响区的硬度值均大于母材;合理调整激光光束的入射位置和入射角度,可以显著改善焊缝成形,提高拼焊板的接头质量.     

SPCC冷轧钢光纤激光拼焊工艺及焊缝组织研究

采用数控光纤激光焊接机,对1.2mm+2.5 mmSPCC冷轧板进行不等厚拼焊,研究了焦点位置、激光功率与焊接速度、保护气体等工艺参数对焊缝形成、熔深的影响,优化工艺参数可以获得深而窄、均匀美观的焊缝;焊后对焊接接头进行金相分析和拉伸、杯突试验.结果表明,热影响区组织细小、性能优良,焊缝冷却后出现错位马氏体和针状铁素体组织,提高了焊缝的硬度和韧性,拉伸断裂位置位于母材,表明焊接接头的力学性能优于母材.     

DP590激光拼焊板焊接性能和成形性

激光拼焊板作为车身轻量化的重要技术,在汽车行业中应用前景广阔。研究了1.6 mm和2.0 mm规格的DP590激光拼焊板的焊接接头力学性能,并对其成形性能进行了分析。结果表明,焊接接头强度高于母材强度,但其延展性低于母材;焊缝区的显微硬度分布均匀,热影响区不存在明显的软化点;杯突试验中焊接接头开裂位置均在母材上,断口为韧性断裂,焊缝质量良好。     

差厚高强钢激光拼焊板拉伸失稳行为研究

对0.7mm/1.0mm厚度组合的B170P1钢激光拼焊板试件进行半球凸模胀形试验,分析不同应变状态下拼焊板的变形、失稳特点及应变分布情况,研究其拉伸失稳规律。研究表明,拼焊板试件的变形失稳主要发生于薄侧母材,且随应变状态由单拉向平面等双拉的转变,应变分布趋于均匀,失稳位置向焊缝靠近;在变形过程中,靠近焊缝的薄侧母材在平行于焊缝方向的变形受到厚侧母材及焊接区的影响,其应变路径快速向平面应变漂移,达到成形极限状态,降低了拼焊板的成形性能。焊缝的存在导致差厚激光拼焊板各部分变形不均匀,在差厚激光拼焊板的实际应用中,应采取适当措施抑制薄侧母材的局部变形,增加厚侧母材塑性变形的比例,提高差厚拼焊板的冲压成形性。     

HSA 340高强度钢激光拼焊板焊缝组织与拉伸性能分析

选取1.5mm和2.0mm厚度的HSA340高强度钢进行激光拼焊,焊后对焊接接头进行金相检验及微观硬度测试,分析了焊缝、母材及热影响区的组织特性;对焊后试样进行拉伸试验,分析了高强度钢激光拼焊板的单拉特性,并结合拼焊板的微观组织,详细阐述了拉伸性能和焊接组织的关系。结果表明,拼焊板焊接热影响区的微观特性,决定了该区域具有良好的力学性能;提高焊缝中的针状铁素体含量,可提高试件拉伸性能;焊缝中马氏体的存在,提高了焊缝抗拉强度与硬度。     

高强度钢激光拼焊板成形性能的模拟试验研究

传统的杯突试验不适合具有不同厚度组合的激光拼焊板的性能参数测量。通过对传统的杯突试验模具进行改进,准确测出高强度钢激光拼焊板和母材的IE值,检验了它们适应拉胀成形的极限能力,分析胀形区域厚度、应变等分布情况,观察裂纹的起始位置和形状,从而评定激光焊接的质量。     

2024-O铝合金FSW拼焊板成形性能研究

利用杯突试验方法测试了2 mm厚2024-O铝合金母材及搅拌摩擦焊拼焊板焊态和焊后退火态的杯突值,并利用ABAQUS数值模拟方法研究了杯突过程中试样应力和应变的分布特征,结合焊接接头的显微硬度测试和微观组织观察结果,讨论了影响拼焊板成形性能的主要原因。杯突试验结果表明,母材、焊态和焊后退火态拼焊板杯突值分别为11.53 mm、8.23 mm和10.49 mm。杯突试验过程的数值模拟结果表明,等效塑性应变最大位置是杯突试样的薄弱区,该区减薄率最大,是裂纹的起裂位置,这与杯突试验中裂纹出现的位置一致。在搅拌摩擦焊接过程中的热-机械作用下,焊核区Al基体发生动态再结晶导致的细晶强化以及Al_2CuMg相发生溶解产生的固溶强化是焊态接头焊核区显微硬度升高的主要原因。焊后退火处理过程中,焊核区Al基体晶粒尺寸增加以及从过饱和Al基体中脱溶析出的Al_2CuMg相发生粗化,导致退火态接头焊核区显微硬度明显下降。降低焊核区与周围金属的力学性能差异能够有效提高焊缝与周围金属的协同变形能力,进而提高拼焊板的成形性能。     

铝合金5A02不等厚板的CO_2激光填粉拼焊

在填加粉末的条件下,采用CO2激光器焊接铝合金5A02不等厚板,研究焊接参数对焊缝成形的影响;利用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验机分别研究了激光拼焊板焊接接头的力学性能、断口形貌及微观组织特点。结果表明,填加粉末可使5A02不等厚薄板的激光焊接过程的稳定性显著提高,在比较宽的参数范围内,可以得到成形良好的焊缝;拼焊板的横向拉伸试样均断裂于薄板热影响区,拉伸性能与母材中变形能力较好的板料所占比例有关,该比例越大则拼焊板具有较大的延伸率,变形能力越强;拼焊板的焊缝组织极为细小,在熔合线附近开始向焊缝中心生长的是树枝状晶,在焊缝中心是等轴晶。     

镀锌薄板TIG拼焊的焊缝组织及成形性能

采用钨极惰性气体焊对镀锌薄板 SGCC 实施等厚拼焊,测试分析了拼焊板焊接接头的金相组织、显微硬度,并对拼焊板和母材试样进行杯突试验.结果表明,在拼焊过程中,母材的散热情况不同会造成焊缝金相组织在靠近母材的局部区域有很大差异.焊缝熔合区组织为粗的片状与块状先共析铁素体沿柱状晶界分布,晶内为魏氏体组织和片状珠光体,热影响区为块状的珠光体和铁素体,导致了焊缝及其热影响区的硬度均高于母材,对拼焊板的整体成形性能产生负面影响;同时,焊缝杯突值较母材有一定程度的降低,揭示其焊缝深冲性能低于母材.

Abstract：

The microstructure and micro-hardness of welded joint of SGCC by tungsten inert-gas (TIG) welding are studied, and the cupping test of Tailor-welded blank and base metal are studied.The results show that in the welding process, the microstructure of weld will have great diversity at local region closing parent metal because of the different cooling condition of the parent metal. The microstructure of welding fusion zone is massive sheet proeutectoid ferrite distribution along the columnar grain boundaries, intragranular organizations are Widmanstatten and sheet pearlite structure, and the microstructure in HAZ is massive pearlite and ferrite, which make the micro-hardness value of welding seam and HAZ higher than that of base metal and lead negative influence to the formability of Tailorwelded blank. The cupping value of weld seam reduces to some extent compared with that of base metal, which indicates that the formability of weld seam is not good as that of base metal.     

铝合金5A02不等厚板的CO2激光填粉拼焊

在填加粉末的条件下,采用CO2激光器焊接铝合金5A02不等厚板,研究焊接参数对焊缝成形的影响;利用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验机分别研究了激光拼焊板焊接接头的力学性能、断口形貌及微观组织特点.结果表明,填加粉末可使5A02不等厚薄板的激光焊接过程的稳定性显著提高,在比较宽的参数范围内,可以得到成形良好的焊缝;拼焊板的横向拉伸试样均断裂于薄板热影响区,拉伸性能与母材中变形能力较好的板料所占比例有关,该比例越大则拼焊板具有较大的延伸率,变形能力越强;拼焊板的焊缝组织极为细小,在熔合线附近开始向焊缝中心生长的是树枝状晶,在焊缝中心是等轴晶.     

激光拼焊板焊缝仿真处理方式研究

目前常用的金属板料冲压成形软件,一般不考虑拼焊板焊缝性能的刚性连接处理方式,这在某些工况下会造成与实际成形结果的较大偏差。为兼顾效率与精度,通过对焊缝性能的分析,提出在仿真中使用壳单元,并对焊缝赋予特殊材料属性的焊缝处理方式。试验证明,此种方式在拼焊板两侧母材强度相当时,相对于传统刚性连接方式,与试验结果有高度的吻合性,体现出了良好的精度,具有工程应用价值。该研究在此处理方式的基础上仿真分析了同材、同厚拼焊板的成形过程,探讨了其成形能力相对于单一母材有较为明显下降的原因,认为,焊缝较低的塑性与延伸率,致使其在成形过程中应力高度集中、易于脆断,并影响周边母材的成形,从而制约了拼焊板整体变形潜力的发挥。     

Nd:YAG激光焊接800 MPa TRIP钢的接头组织与性能

采用Nd:YAG激光对强度为800MPa,厚度为1.2mm的TRIP钢板进行焊接.研究焊接速度对焊缝外观和截面成形的影响及接头的组织特点、硬度、强度和成形能力.激光功率相同,焊接速度较低时焊缝易产生气孔,速度较高时易发生飞溅;焊接速度对焊缝熔深及熔宽也有影响.焊缝组织主要由马氏体构成,从焊缝、热影响区到母材,组织中马氏体含量下降,接头的最高硬度出现在焊缝或热影响区.在平行于焊缝方向,焊接接头的抗拉强度高于母材,垂直于焊缝方向,接头的抗拉强度与母材相当.由于焊缝中出现马氏体,接头的塑性和韧性降低,板材的冲压成形能力下降.     

拼焊板单向拉伸变形非均匀性

从金属塑性理论出发,结合拼焊板成形特点,推导出同材差厚拼焊板试件单向拉伸情况下缩颈时焊缝两侧薄厚板变形量公式。并基于垂直于拉伸方向居中焊缝的拼焊板单向拉伸实验,将实验结果与公式推导结果比较,初步验证了公式的合理性。进而进行了不同焊缝位置(焊缝垂直于拉伸方向,薄厚板厚度比例不同)情况下的拼焊板试件单向拉伸有限元模拟,进一步验证了所推导公式是正确的。另外,分析了单向拉伸状态下焊缝两侧薄厚板变形的非均匀特性,利用文章所提出的公式,可以定量地预测单向拉伸状态下拼焊板试件焊缝两侧材料非均匀性变形量,从而为提高焊缝两侧材料的匹配性以减小拼焊板变形的非均匀性提供了参考依据。     

CO_2激光焊接600MPa DP钢接头组织与性能

采用CO2激光对抗拉强度为600MPa,厚度1.4mm的DP钢进行焊接.研究焊接速度对焊缝外观和截面成形的影响、接头的组织特点、硬度、强度和成形能力.结果表明,激光功率相同,焊接速度较低时焊缝易产生气孔,焊接速度较高时易发生飞溅;焊接速度对焊缝熔深及熔宽也有影响.焊缝区组织主要由马氏体构成,从焊缝、焊接热影响区到母材,组织中马氏体含量下降,接头的最高硬度出现在焊缝或热影响区.在平行于焊缝方向,焊接接头的抗拉强度高于母材,垂直于焊缝方向,接头的抗拉强度与母材相当.由于焊缝出现马氏体组织,接头的塑性和韧性降低,板材的冲压成形能力下降.     

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拼焊板Tailor welded blanks（TWB）作为一种先进的制造工艺技术,在满足零件不同性能要求的同时,还能满足减少重量,节约能源要求。文章就不等厚异质高强钢拼焊板的拉伸性能进行了研究,结果表明：当焊缝平行于拉伸方向时,断后伸长率较大,与焊缝垂直于拉伸方向相比较,板材有较大的拉伸变形能力,较好的成形性能;焊缝平行于拉伸方向时,断口为韧性断裂与解理断裂的混合型形貌,焊缝垂直于拉伸方向时,断口形貌为等轴韧窝。