激光焊接引發汽車不銹鋼變形的研究

激光焊接引發汽車不銹鋼變形的研究

近些年，為滿足日益嚴格的排放法規要求，汽車行業朝向輕量化方向發展，車身薄壁結構組件開始采用先進的高強度合金鋼材料，用于增強汽車安全性，減輕汽車質量和減少汽車排放。其中，各種類型的不銹鋼因其具有良好的碰撞能量吸收特性、較高的剛度和強度以及優良的耐腐蝕性、成形性和焊接特性得到了廣泛應用。而異種材料間的連接技術也是汽車行業關注的重點。相比傳統的電阻點焊，具有生產效率高、焊接品質好的激光焊接被廣泛應用到汽車裝配線上。但是，在實現連接的過程中，激光焊接可能會造成不銹鋼板件發生變形。基于對焊接品質的考慮，在激光焊接過程中需要對不銹鋼產生的變形進行分析。

激光焊接是在焊接局部連接處加熱至熔化狀態，然后在其冷卻結晶后形成焊接縫，從而使原本分開的鋼材連接成整體。由于加熱過程為局部加熱，因而在不銹鋼板件上存在溫度分布不均的現象，造成不同區域的熱膨脹不同，引發焊接變形。通過試驗對這種變形大小進行分析。選擇高強度低合金鋼H220PD、奧氏體不銹鋼AISI 304和鐵素體不銹鋼AISI 430這3種鋼材。采用美國阿帕奇光纖激光技術公司（IPG Photonics）生產的YLS-5000固態光纖激光焊接器進行焊接。試樣的制備，焊接功率、焊接時間的設定按照ISO 6892-1、ISO 10113: 2006和ISO 10275:2007進行。采用德國迪勒公司生產的TIRAtest 2300雙柱臺式萬能試驗機，對焊接后的試樣進行拉伸測試和具有固定端的三點彎曲試驗。拉伸試驗和具有固定端的三點彎曲試驗結果顯示，鐵素體不銹鋼AISI 430的伸長率和能夠吸收的變形功最小，因而推斷激光焊接對高強度低合金鋼H220PD和奧氏體不銹鋼AISI 304產生的變形較小，幾乎可以忽略不計，但對鐵素體不銹鋼AISI 430產生的變形顯著。

刊名：Acta Mechanica et Automatica（英）

刊期：2016年第10期

作者：Emil Evin

編譯：王淼