高強(qiáng)度鋼電弧點(diǎn)焊接頭的強(qiáng)度分析

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高強(qiáng)度鋼電弧點(diǎn)焊接頭的強(qiáng)度分析

為了提高汽車車身的耐撞性和實(shí)現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)的輕量化，車身上高強(qiáng)度鋼板的使用日益增多。然而，點(diǎn)焊接頭的拉伸強(qiáng)度卻在材料強(qiáng)度超過780MPa時開始下降。電弧點(diǎn)焊或激光焊接經(jīng)常被應(yīng)用于焊接一些特殊部分，且采用單邊焊接方法。電弧點(diǎn)焊焊接又稱為塞焊，部分已經(jīng)被應(yīng)用于車輛組裝過程中。電弧點(diǎn)焊一般應(yīng)用在封閉結(jié)構(gòu)的某一部位，如中心支柱的頂部或底部，這是因?yàn)槠胀c(diǎn)焊無法焊接到其封閉結(jié)構(gòu)的焊接部位。通常情況下，兩片鋼板通過單邊進(jìn)行電弧點(diǎn)焊焊接，焊接前對處于上面的鋼板進(jìn)行鉆孔。

當(dāng)電弧點(diǎn)焊應(yīng)用于980MPa高強(qiáng)度鋼板以提高連接處的結(jié)合強(qiáng)度時，得到了以下的試驗(yàn)結(jié)果。①電弧點(diǎn)焊的橫拉伸強(qiáng)度相對于點(diǎn)焊接頭的橫拉伸強(qiáng)度在適當(dāng)?shù)暮附訔l件下時（如熱量的輸入以及板材孔徑的選擇），前者的橫拉伸強(qiáng)度是后者的2倍。②除了電弧點(diǎn)焊接頭焊接金屬的直徑外，焊接接頭晶間腐蝕的高度也在改進(jìn)電弧點(diǎn)焊的橫拉伸強(qiáng)度上起著很重要的作用。

在試驗(yàn)過程中，使用冷金屬轉(zhuǎn)移（CMT）設(shè)備作為焊接電源，該設(shè)備由福尼斯公司提供，在供電時具有低熱量輸入的特點(diǎn)。該電源能很好地應(yīng)用于厚度約為1mm的鋼板，同時，鋼板無燒穿。在應(yīng)用于1.2mm厚度的980MPa鋼板中時，電弧點(diǎn)焊在490MPa焊接等級時得到如下結(jié)果。①在滿足焊接條件下焊點(diǎn)的橫拉伸強(qiáng)度從2～10kN，且只有在直徑小于5mm以及焊接速度在6.2m/min以上時能得到最大的橫拉伸強(qiáng)度。②在直徑5mm同樣結(jié)構(gòu)下，自動點(diǎn)焊（ASW）焊點(diǎn)的最大橫拉伸強(qiáng)度為9kN，點(diǎn)焊（SW）焊點(diǎn)的最大橫拉伸強(qiáng)度為5kN。③通過研磨多余的焊接腐蝕，ASW焊點(diǎn)的橫拉伸強(qiáng)度從8kN降低到4kN，在同等斷裂直徑的情況下其小于SW焊點(diǎn)的橫拉伸強(qiáng)度。④有限元分析表明，在ASW焊點(diǎn)上，最大的線應(yīng)變受焊接材料的幾何形狀和焊接腐蝕高度的影響。

Eiji Furusako et al. SAE 2014-01-0786.

編譯：王一瀏