激光拼焊板成形性能的试验研究

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’ & 扩孔试验 本试验测定孔边开裂时的孔径与初始孔径的 相对差值， 用以评价材料的翻边性能。下图为四种 组合情况下激光焊焊接接头扩孔率与母材相比的 下降率， 从结果可以看出， 扩孔率的下降与极限拱 顶高的下降相比程度较大， 在差厚 " 同材情况时扩 孔率下降程度最大。
激光拼焊板成形性能的试验研究
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数： 阎启， 曹能， 俞宁峰 宝山钢铁股份有限公司,上海,201900 应用激光 APPLIED LASER 2003，23(2) 8次
参考文献(3条) 1.BIrving 查看详情 1995 2.JBaron 查看详情 1997 3.阎启 查看详情[期刊论文]-机械工程材料 2002(09)
激光拼焊板 （ L1,%$- N5%A5A O%12D<） 是目前在汽 车车身设计中被广泛应用的新技术。它可将经不 同表面处理、 不同钢种、 不同厚度的钢板采用激光 焊的方法， 自由组合使之成为一个毛坯件。轿车零 部件采用激光拼焊板具有以下优点 ：
［.］
激光拼焊板的这些优点在生产中体现为产品 质量和生产效率高， 且生产成本低， 因此受到汽车 和钢铁工业界的极大关注。德国蒂森公司从 ./PQ 年开始生产拼焊板， ./PR 年首次将拼焊的汽车底板 应用于 *7A,。目前该公司向欧洲各汽车厂， 包括大 众、 奔驰、 菲亚特等提供各种规格的拼焊钢板。 汽车公司对激光拼焊板最关注性能的之一就 是其成形性能， 在本研究中对不同情况组合下激光 拼焊板的成形性能在试验室中进行了研究。 试验材料和条件 在本试验中， 对等厚 S 不等厚 S 同材 S 不同材钢 板进行了激光拼焊试验。激光器使用的是 4T! 快 速轴流气体激光器。聚焦透镜焦距为 !!(==， 工艺 辅助气体为氦气。激光的输出模式为 3 模。 试验用钢的性能数据见表 . 所示： 在本研究中， 分别进行了同厚 S 同材， 同厚 S 不 同材， 差厚 S 同材， 差厚 S 不同材等不同试验组合进 行激光拼焊试验， 材料组合见表 ! 所示 。
率， 见图 ! 所示。从结果可以看出， 与母材相比， 差 厚 " 不同材时激光焊焊接接头极限拱顶高下降值最 大， 其它三种组合极限拱顶高也都有一定程度的下 降。
焊板部位仍能满足汽车板冲压要求。
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B & 6 4 热镀锌 D & 6 C 热镀锌 E 5 6 A 合金镀 F & 6 = 合金镀
!"#$% 4 种类 &G 4G <G =G @G CG 组合 ;H ; ;H ? BH D EH F ?H ? BH B
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4 6 杯突试验 杯突试验测定试件发生破裂时的最大成形深 度。在本研究中， 比较了四种不同情况下激光焊焊 接接头部位杯突值与母材相比的下降情况， 见图 4 所示。杯突值的降低是以厚度较薄或强度较弱一 侧的钢板为基础的。从结果可以看出， 激光焊的杯 突值较母材都有一定程度的降低， 拼焊钢板厚度比 率的变化对杯突值的降低影响较大。图 < 为屈服 强度对杯突值降低的影响， 从结果可以看出， 其影 响不大。
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< 6 极限拱顶高 测极限拱顶高时， 使材料处于纯拉胀变形状 态， 测定发生破裂时的成形深度。在本研究中， 比 较了屈服强度对极限拱顶高的影响， 见图 = 所示。 从结果可以看出， 激光焊焊接接头处的极限拱顶高 比母材都有一定程度的降低， 屈服强度的影响不 大。 在本研究中， 还获得了在四种不同组合情况下 激光焊焊接接头处极限拱顶高与母材相比的下降
减少零件数量。可以一体成型， 提高了车 （.） 身的精度， 减少了大量冲压加工的设备和工序。 （ !） 减轻构件重量。由于采用不同钢板的拼 接， 对易腐蚀的部位可采用涂镀层钢板以提高使用 寿命， 对不承受载荷或载荷较小的部位， 可采用比 原先更薄的钢板， 而对承受载荷的部位也可采用薄 的高强度钢板， 从而降低钢材消耗和生产成本， 减 轻车身重量， 最终降低汽车能耗。 （"） 为生产宽体车提供可能。由于受轧机的限 制不可能生产太宽的钢板， 而汽车对宽板的要求日 趋紧迫， 采用激光拼焊， 不失为一种有效而经济的 工艺方法。 （)） 激光拼焊属于无接触焊接， 从而可提高钢 万方数据 材收得率和降低生产成本。
!"#$% & 厚度 00 ; 569 ? 569 涂层 种类 冷轧 冷轧
!’% ()*(%)+,%- *. +’% -(%/,0%1 涂层重量! 564 ! # " 95 2 3 04 78" 78" : 3 3 &=5 &=5 C5 C5 ) 1
大。在不同等级的材料激光拼焊后， 焊接接头的强 度主要取决于低强度等级的材料， 而并非为两种材 料强度的平均值。
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同厚 3 同材 同厚 3 不同材 差厚 3 同材 差厚 3 不同材 同厚 3 同材 同厚 3 同材
激光拼焊对对接材料的边部质量要求很高。 目前国内外在激光焊接前， 对材料端部的准备大致 有如下几种： 使用高精度剪切的方法； 使用机械碾 压的方法； 使用激光切割的方法； 使用双光束的方
4］ 法； 使用精冲的方法等 ［ 。每种方法都有其优缺点，
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本试验在进行激光拼焊之前， 使用激光切割的方法 进行边部准备。激光切割后， 边部质量完全达到激
<］ 光Leabharlann 焊的要求［ 。结果与讨论 & 6 激光焊接接头的力学性能 激光拼焊横向拉伸试验时， 均断裂在母材部 位， 所测的性能无法反映焊接接头的情况。而纵向 拉伸时， 激光焊缝沿整个试样长度方向上分布， 能 够反映激光拼焊焊接接头的情况。纵向拉伸时， 四 种不同组合情况下激光焊接接头的屈服强度与抗 拉强度的变化见图 & 所示。 从试验结果可以看出， 其强度比母材有一定程 度的提高。这是因为激光焊接焊缝的形成过程是 一个快速冷却过程， 其强度和硬度必然比母材有一 定程度的提高， 而塑性有一定程度的降低。从试验 结果还可以看出， 厚度比率对激光焊强度影响不 万方数据 大， 而材料等级的差异， 对激光拼焊强度的影响较