On formability of tailor laser welded blanks of DP/TRIP steel sheets

Abstract

This paper aims to evaluate the formability of tailor welded blanks of dual phase (DP600)/transformation induced plasticity (TRIP700) steel sheets. In this work, bead on plate butt joints of 2·5 mm DP600 and 1·2 mm TRIP700 steel sheets were performed using CO₂ laser beam welding. Microhardness measurements and transverse tensile testing were carried out to characterise the welds. The formability of base metals and welds were investigated by standard Erichsen test. In a perpendicular tensile test to the weld line, all specimens were fractured at the TRIP base metal, and the strengths were somewhat higher than those of base metal. There was a significant reduction in formability caused by welding of the DP600/TRIP700 steel sheets, and the formability increased with increasing welding speed.     

拼焊板盒形件充液拉深的数值模拟

随着汽车行业对能源消耗和汽车尾气排放的要求,应用拼焊板成形技术显得越来越重要.以差厚拼焊板拉深方盒件为研究对象,采用板料成形分析软件DYNAFORM对充液拉深和传统拉深工艺进行分析和对比.研究发现,盒形件不同部位其焊缝有不同的移动趋势,传统拉深最大焊缝移动量发生在盒形件底部中心处,充液拉深件焊缝移动最大量发生在侧壁顶部,增大充液拉深凹模油腔的压力,可以有效地减少焊缝移动量和坯料的减簿量.     

激光拼焊板冲压成形性能研究

对由同种材质不等厚度母材制成的拼焊板进行了杯突试验和成形极限图试验,发现拼焊板焊缝处材料强度增强,但是抵抗继续变形能力减弱,材料发生失稳、破裂多在薄板侧.并应用AutoForm软件对某轿车前地板零件的成形性进行研究,仿真分析结果表明,虽然在零件设计时薄板侧所占面积较大,使得焊缝未发生移动,但较易破裂位置、板料变薄最大位置仍发生在拼焊板焊缝薄板侧.在分析拼焊板材料制成的零件时,对焊缝附近进行材料成形性分析尤为重要.     

激光拼焊板成形极限的预测方法研究

激光拼焊板成形极限图(FLD)目前主要由试验法获得,但试验法由于其局限性,在实际应用中受到很大的限制。该文介绍了一种预测板料发生颈缩的新准则——厚度梯度准则,该准则基于当板料发生颈缩时沿垂直于颈缩方向的厚度梯度分布上存在着临界值C;在板料成形过程中,当其厚度梯度值小于临界厚度梯度值C时,板料发生颈缩。采用eat/Dynaform软件仿真了高强度钢B170P1激光拼焊板的凸模胀形试验,基于厚度梯度准则有限元计算获得了其成形极限图。获得的激光拼焊板FLD与通过凸模胀形试验法得到的结果进行了对比分析。与试验得到的数据吻合较好,从而证实了该方法的正确性和有效性。     

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。     

Arc weldability of zinc coated steel sheets

Summary

CO₂ arc fillet welding of lap joints in zinc coated steel sheets and Zn-Fe coated steel sheets produced from base metals with a different surface roughness is performed to clarify the relationship between the properties of zinc coating layers and the factors affecting the generation of pits and blowholes during arc fillet welding of lap joints in zinc coated steel sheets. The results show that the generation of pits and blowholes is sharply reduced with a decreasing Fe content in the zinc coating layer and the decreasing surface roughness of the base metal. A reduction in the Fe content of the zinc coating layer decreases the melting point of the zinc coating layer, causing the zinc coating layer to melt faster and enabling the molten zinc to escape faster from the molten pool. A reduction in the surface roughness of the base metal increases the mobility of the molten zinc on its surface near the molten pool. When zinc coated steel sheets with a zinc coating weight of 40 g/m² produced from smooth surface base metal (Ra = 0.1 μm) were welded at a welding speed of 1.0 m/min, the generation of pits and blowholes was strongly suppressed to the same level as found during corresponding welding of cold-rolled steel sheets.     

不等厚拼焊板材的成形性实验研究

不等厚拼焊板由于焊缝的存在及其方位影响,又由于坯料强弱不均,可以引起坯料的冲压变形性能发生显著变化。本文通过焊接工艺对比,比较了激光焊、滚压电阻焊和氩弧焊工艺对拼焊板塑性变形性能的影响;对拼焊板试析进行拉伸实验,确定了焊缝方位和薄厚板比例对试件塑性变形的影响;进行了不等厚拼焊板件的半球拉深实验和方盒件拉深实验,总结了拼焊板材的冲压成形性能和不均匀变形规律。     

差厚激光拼焊门内板拉深开裂解决方案

以差厚激光拼焊板料为研究对象,结合CAE分析结果和实际生产过程中差厚激光拼焊门内板拉深后的状态,对板料性能、厚薄板宽度、拉深阻力等进行分析,为解决差厚激光拼焊门内板拉深开裂问题提供参考。     

Evaluation of high-strength steel castings possessing improved weldability

Naval components fabricated from HY-80 high-strength steels require an expensive preheat during welding to avoid heat-affected zone (HAZ) cracking. Quenched-and-tempered low-C, high-Ni steels were evaluated as potential alternatives to HY-80 steel castings with section sizes of 230 to 300 mm thickness. The investigation examined the feasibility of obtaining mechanical properties equivalent to HY-80 by heat treatment and evaluated weldability. The steel resulted in a crack-free casting, and preliminary tests suggest that it could be welded without preheating. Optimized heat treatment provided reasonably good yield strength (517 to 538 MPa) and Charpy impact toughness (63 to 80 J Charpy V-notch (CVN) energy at −73 °C). The former properties were just below HY-80 casting requirements of 550 MPa. Thus, while this composition might not be a suitable replacement for HY-80, there are other potential casting applications. These include surface ship shaft struts and rudder inserts that have less stringent strength and toughness requirements.     

激光拼焊板焊接工艺及焊后的力学性能

基于ABAQUS有限元软件建立热力耦合分析模型,利用锥形热源模型对拼焊板激光焊接进行模拟,分析得出拼焊板激光焊接过程中温度场、应力场以及焊后残余应力场的分布规律;基于有限元模型,进行单向拉伸模拟并分析卸载后残余应力变化规律,通过解析模型对焊后拼焊板单向拉伸试件宏观拉伸力进行分析;在不同工艺参数下,结合数值模拟与实验对焊接质量进行研究,得出合理工艺参数范围,为后续分析拼焊板材料性能波动、拼焊板焊接实验及拼焊板自由弯曲回弹控制奠定了基础。     

摩擦对汽车零件拼焊板成形行为影响

为了提高拼焊板成形性能,通过改变成形过程中模具与板料之间的摩擦以控制其成形特征.以极限胀形高度试验为研究对象,采用理论方法分析了摩擦系数对拼焊板成形行为影响的力学机制.结合试验和有限元法研究了摩擦系数对拼焊板极限胀形高度、焊缝移动及应变分布等的影响.结果表明:摩擦系数对拼焊板成形行为有显著影响,随着摩擦系数的增大,极限胀形高度先增大后逐渐减小,而焊缝移动量则一直减小,拼焊板主应变分布逐渐变得均匀;当摩擦系数增大到一定值时,极限应变位置突然从焊缝临近位置转变为距焊缝约30.0 mm位置的薄侧母材上,拼焊板失效模式发生了变化.     

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。     

拼焊板V形自由弯曲成形及回弹过程

采用数值模拟和试验方法,对拼焊板V形自由弯曲及其回弹过程进行分析。采用壳单元,对横、纵向拼焊板基板和焊缝在不同参数条件下V形自由弯曲及回弹过程精确建模,并与试验进行对比分析,得到了拼焊板V形自由弯曲时,焊缝移动及模具参数、材料性能参数、板料厚度比和摩擦等对回弹的影响规律,为进一步开展拼焊板V形自由弯曲回弹控制的研究奠定了基础。     

拼焊板盒形件冲压成形失效及应变路径分析

采用自制液压机和分瓣压边圈模具,通过模拟仿真和实冲试验,变化各工艺参数,研究分析拼焊板方盒件冲压成形的应变路径、焊缝移动和成形极限,以提高其成形性能。研究表明,厚/薄侧压边力的大小和分布对破裂危险点的应变路径和成形裕度有很大的影响,合理的压边力分布可调节失效破裂的位置,减少焊缝移动和提高成形极限深度;凹模圆角半径的增大,对薄侧侧壁圆角处破裂危险点应变路径影响较大,拼焊板盒形件成形极限深度逐渐增大;厚度比较小时,破裂出现在薄侧圆角处,而厚度比较大时,焊缝移动量大,破裂易出现在薄侧焊缝处;板料毛坯形状和尺寸对失效破裂的位置和成形性能影响显著。因此,以薄侧侧壁圆角处和薄侧焊缝位置附近为破裂危险点,通过优化压边力、凹模圆角半径、板料厚度比、板料毛坯形状和尺寸等工艺参数,改变危险点的应变路径,调节失效破裂的位置,减小其焊缝移动量,可有效地提高拼焊板方盒件的冲压成形性能。     

基于硬度积分中值的拼焊板焊缝力学性能确定

为快速确定拼焊板焊缝力学性能,基于硬度试验提出一种获取力学性能的简易方法。通过理论分析确定所需参数与材料硬度之间的量化关系。选择7种不同材料,采用反求法计算各自的硬化指数。焊缝硬度值取焊缝区硬度分布的积分中值。根据硬化指数与硬度值的关系,用幂律拟合对Swift硬化模型进行修正,确定硬度值与修正系数的关系。通过硬度试验,获取垂直焊缝方向的硬度积分中值,获得母材及焊缝的力学性能。以AISI 1005拼焊板为例,比较计算与试验结果,发现母材和焊缝的力学性能均吻合良好,证明所提出的方法适用于快速识别拼焊板焊缝力学性能。     

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。     

基于人工神经网络的拼焊板成形极限图预测

成形极限图(FLD)是评价金属板材成形能力的重要工具。为快速的建立拼焊板(TWB)成形极限图,建立基于人工神经网络(ANN)拼焊板FLD的预测模型。采用试验设计和有限元法获得训练样本,L-M算法对样本数据进行训练,建立了FLD预测模型并与物理试验结果对比。基于预测模型,分析了摩擦系数对拼焊板最小极限应变的影响。结果表明,基于ANN预测的拼焊板FLD与试验结果吻合,主应变的相对误差最大为8.71%。摩擦系数f对最小极限应变影响较大,f从0增大到0.12时,最小极限应变先增大后减小,并在摩擦系数f=0.06附近出现极小值。     

高强钢拼焊板薄壁结构耐撞性数值仿真研究

文章比较了多应变率处理方式以及不同焊缝模型等因素对单帽型拼焊板结构碰撞结果的影响,对比了焊缝位置和焊点间距等特征参数对其耐撞性的影响。研究考虑3种不同高强度钢的拼焊组合并对比其耐撞特性。结果表明,不同的拼焊材料和厚度会直接导致不同的碰撞变形模式和加速度曲线波形;多应变率曲线能够获得更好的仿真精度;无论是同材异厚组合、异材同厚组合还是异材异厚组合,采用共节点或者刚性连接来模拟焊缝是较为合适的;在保证吸能的条件下,尽可能加大前端区域能够获得更理想的加速度曲线;在保证焊点不发生断裂的条件下,焊点间距或者焊点数目仅影响峰值大小及时刻,并不影响加速度曲线变化的总体趋势。