基于激光焊接技術的高強度鋼焊接接頭應變研究

制造與裝備

基于激光焊接技術的高強度鋼焊接接頭應變研究

汽車行業利用激光焊接技術可生產具有耐沖擊性且輕質的部件（如先進高強度鋼AHSS）。但是，由于母材和焊縫的成形性不同，因此在對不同AHSS坯料進行沖壓時會出現一些問題。此外，由于焊接過程中熔融區和熱影響區的存在，焊接件不同區域會出現不同的力學性能，因此為了便于優化生產不同AHSS坯料的激光焊接參數，且保證焊接件在沖壓工藝中的成形性，需要對焊接接頭的局部力學性能進行評估。利用激光焊接技術對高強度鋼（熱沖壓硼鋼、22MnB5鋼和雙相鋼）進行對接焊接，并對焊接接頭進行沖壓，以研究焊接件和受熱影響的基底材料的力學性能。采用數字圖像相關方法（基于數字圖像處理和數值計算的光學測量方法）研究激光焊接接頭的力學性能。在標準拉伸試驗過程中，從焊接板上加工出沙漏型試樣,以使材料在焊接過程中變形量更大，并將焊接件沿著最小橫截面且垂直于負荷的方向放置。從焊接試樣的上下表面獲取變形的數字圖像。利用2個數字照相機（Pixelink A781使用分辨率為3000×2208像素的CMOS（互補金屬氧化物半導體）傳感器，同時配備1:1的遠心透鏡，而尼康D7000采用分辨率為4928×3264像素的CMOS傳感器，且配備長為60mm的微距鏡頭，在不同放大倍數下，研究焊接接頭的整體和局部變化。數字圖像相關方法中的圖像相關處理算法是基于低階形狀函數對圖像子集的位移場進行建模的方法，易于降低位移梯度和應變奇異點。因此，需要調整圖像相關處理算法的參數，以精確獲得接頭處的位移梯度和奇異點。采用后處理策略調整數字圖像相關方法的參數，旨在優化數字圖像相關方法的功能，以更好地獲得激光焊接產生的應變梯度。根據數字圖像相關方法獲得的不同焊接接頭表面的應變分布表明，在沖壓過程中，雙相鋼產生的塑性變形最大，而22MnB5鋼比雙相鋼具有更好的力學性能且變形小。

刊名：Procedia Engineering（英）

刊期：2015年第109期

作者：Giovanni Battista Broggiato et al

編譯：趙喚