高强度激光拼焊板焊缝特性及回弹预测研究

摘要

近年来对拼焊板的研究主要集中在破裂、起皱、焊缝移动等冲压成形性能分析上，而对成形基理的研究还比较少，尤其在定量分析焊缝及热影响区本构关系模型方面做得不够。同时对拼焊板回弹的研究还比较少，拼焊板母材板厚、材料性能差异以及焊缝特性的存在，使其成形性能及回弹情况与单一钢不同。为研究激光拼焊板焊缝特性，本文对宝钢1.7mm/2.4mm、H340LAD+Z/DP600差厚高强度激光拼焊板进行了微观组织、力学性能等方面的实验研究。为研究模型参数及工艺参数对S形梁激光拼焊板回弹的影响，本文对参数化设计的S形梁拼焊板模型进行了回弹预测研究。
　　 本文基于“混合计算法”和流变应力与显微硬度关系相结合的方法，通过力学模型分析建立了焊缝及热影响区的本构关系。对拼焊板试样进行了显微硬度测试，发现焊缝处的显微硬度远高于母材，热影响区的显微硬度从焊缝往母材呈递减趋势，热影响区宽度较窄，仅0.3mm左右，激光焊接焊缝区宽度1.7mm左右。从拼焊板试样显微组织观察可以看出激光焊接拼焊板焊缝接头成形良好、平滑美观，热影响区较母材晶粒细小，组织细密。焊缝区由于一定量板条马氏体的存在而使其具有较高的强度与良好的韧性配合。
　　 对差厚激光拼焊板及母材进行单向拉伸实验，得到了不同焊缝位置拼焊板和母材的应力-应变曲线，以及焊接区的塑性变形程度。分析得出拼焊板拉伸变形强度介于较高强度母材与较低强度母材之间，塑性成形性能均低于母材，很大程度上取决于薄弱板，薄弱板所占比例越大，其塑性成形性能越好。单向拉伸变形过程中焊接区变形程度是很微小的，几乎没有参与塑性变形，H340LAD+Z变形程度较DP600大，缩颈断裂均发生在H340LAD+Z一侧，而非热影响区处。
　　 本文将拉伸实验得到的母材本构关系引用到有限元模拟分析中，采用正交试验设计方法，对参数化设计的S形梁差厚激光拼焊板模型进行有限元模拟分析。研究了决定模型参数的轨迹角、拐角半径、侧壁坡角、凸模圆角半径、凹模圆角半径以及压边力F工艺参数对S形梁拼焊板成形回弹的影响，并分析了各因素对拼焊板回弹影响的规律，运用极差分析法确定了影响回弹各因素主次顺序，得到了影响拼焊板回弹最小的最优因素水平组合。

目录

文摘

英文文摘

1 绪 论

2 差厚激光拼焊板焊缝特性研究

3 差厚激光拼焊板单向拉伸实验

4 S形梁差厚激光拼焊板有限元分析

5 基于正交试验的回弹分析

6 结论与展望

致 谢

参考文献

附 录