差厚激光拼焊板焊接工艺及其组织性能研究

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激光拼焊板的发展和应用为汽车车身合理用材、减轻汽车重量、降低生产成本、减少能源消耗、提高汽车安全性提供了机遇,因此受到许多汽车制造商和配件生产商的关注。本文通过研究ST14钢和高强度钢激光拼焊板焊缝组织及其形成原因,探讨了差厚板激光拼焊的焊接性能及其成形性能,为激光拼焊板提高焊接质量,并在生产领域不断发展和应用,提供理论和技术支持。激光拼焊板焊接过程中,激光功率和焊接速度对焊缝的熔深和熔宽有显著影响,两者之间也存在一定的联系。保护气体除了能防止焊缝产生氧化和气孔外,还能抑制激光等离子体产生。拼焊板对接接头间隙应小于母材板厚的1/10,否则焊接时易产生焊漏或未填满等缺陷。当母材镀有锌层时,焊缝易产生严重的气孔和咬边缺陷,增加了激光焊接镀锌钢板的难度。对1.5mm和0.8mm两种规格的ST14钢等厚激光拼焊板焊缝部位进行杯突试验,比较焊缝与母材杯突值;再对差厚激光拼焊板进行单向拉伸试验,检验拉伸后的断裂部位;分析了焊缝区组织及其硬度变化,研究了激光焊接参数变化对ST14钢拼焊板成形性能的影响。结果表明:焊缝深冲性能低于母材,焊缝杯突值受焊接速度影响显著,随焊接速度增加而增加;焊缝抗拉强度高于母材;由于激光拼焊板焊接速度快,焊缝冷却也快,生成低碳马氏体,使焊缝及其热影响区的硬度高于母材硬度,若焊缝组织中能生成细小的针状铁素体,可提高激光拼焊板的成形性能。选取2.0mm、1.5mm厚的HSA340板材和0.7mm厚的H340LAD+Z板材,按强度相近厚度不同的原则两两搭配进行激光拼焊。焊后进行了金相组织检验,并对焊缝接头各区域进行硬度测量,分析了激光焊缝接头各区域金相组织及其硬度的变化情况。结果表明:差厚板激光拼焊焊接过程中,母材的散热情况的不同,会造成焊缝金相组织在各自靠近母材的局部区域有很大差异;激光拼焊板的热影响区宽度窄,与母材及焊缝间有明显的界线,晶粒细小,生成的组织细密;焊缝及热影响区的硬度值均大于母材;合理调整激光光束的入射位置和入射角度,可以显著改善焊缝成形,提高拼焊板的接头质量。
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