基于光纤激光焊接的双相钢与高强度低合金钢连接焊接面疲劳特性分析

基于光纤激光焊接的双相钢与高强度低合金钢连接焊接面疲劳特性分析

DennisParkesetal.SAE 2014-01-0990.

编译：王祥

为降低汽车使用时对环境的影响，进行了多种关于改善汽车燃油经济性的研究，其中最有效的方法就是实现汽车轻量化，但简单地降低汽车材料使用量会使汽车的安全性降低，因此需要采用高强度合金材料。先进高强度钢因其具有优良的强度特性、良好的延展特性和成形特性，使其成为替代传统高强度钢的首选材料。然而，要实现汽车中多种钢材的使用，不仅需要解决这些材料的焊接问题，而且需要对材料焊接处的力学特性进行分析。选择先进高强度钢中的DP980（双相钢）以及传统高强度钢中的HSLA380（高强度低合金钢）为原材料，研究如何实现异种金属间焊接及对其焊接处的力学特性进行分析。

选择DP980作为轻量化的替换材料，主要是由于其最大抗拉强度不小于980MPa，且伸长率高达14%。光纤激光焊接具有较低的维护成本，以及较高的效率、精度和可靠性，因而选择该焊接方法进行了DP980与HSLA380的焊接。通过试验对异种金属间焊接处的力学特性进行分析，选用厚度为 1.2mm的 DP980板件与HSLA380板件。焊接时，使用俄罗斯IPG光子公司生产的YLS-6000光纤激光焊接系统。焊接设定了两种焊接参数：①设定焊接速度为20.5m/min、激光功率为4kW、焊接热输入量为9.76J/mm2；②设定焊接速度为16m/min、激光功率为6kW、焊接热输入量为18.75J/mm2。在拉伸试验室中，对焊接后的部件进行拉伸和疲劳试验。拉伸试验在室温下进行，通过一个液压伺服系统，控制应变速率为0.001/s。疲劳试验也在室温下进行，设定循环应力比为0.1，加载频率为50Hz。采用扫描电子显微镜对断裂面进行扫描，查看拉伸断裂和疲劳断裂特征。结果显示：①两种焊接条件下的材料拉伸特性非常相似；②第一种焊接条件下焊接处具有较多的贝氏体组织，因而其焊接处强度略高于第二种焊接条件下的焊接处强度；③第一种焊接条件下材料焊接处存在多处小凹陷，因而产生应力集中，导致焊接处的疲劳寿命较低。