激光焊接引发汽车不锈钢变形的研究

激光焊接引发汽车不锈钢变形的研究

近些年，为满足日益严格的排放法规要求，汽车行业朝向轻量化方向发展，车身薄壁结构组件开始采用先进的高强度合金钢材料，用于增强汽车安全性，减轻汽车质量和减少汽车排放。其中，各种类型的不锈钢因其具有良好的碰撞能量吸收特性、较高的刚度和强度以及优良的耐腐蚀性、成形性和焊接特性得到了广泛应用。而异种材料间的连接技术也是汽车行业关注的重点。相比传统的电阻点焊，具有生产效率高、焊接品质好的激光焊接被广泛应用到汽车装配线上。但是，在实现连接的过程中，激光焊接可能会造成不锈钢板件发生变形。基于对焊接品质的考虑，在激光焊接过程中需要对不锈钢产生的变形进行分析。

激光焊接是在焊接局部连接处加热至熔化状态，然后在其冷却结晶后形成焊接缝，从而使原本分开的钢材连接成整体。由于加热过程为局部加热，因而在不锈钢板件上存在温度分布不均的现象，造成不同区域的热膨胀不同，引发焊接变形。通过试验对这种变形大小进行分析。选择高强度低合金钢H220PD、奥氏体不锈钢AISI 304和铁素体不锈钢AISI 430这3种钢材。采用美国阿帕奇光纤激光技术公司（IPG Photonics）生产的YLS-5000固态光纤激光焊接器进行焊接。试样的制备，焊接功率、焊接时间的设定按照ISO 6892-1、ISO 10113: 2006和ISO 10275:2007进行。采用德国迪勒公司生产的TIRAtest 2300双柱台式万能试验机，对焊接后的试样进行拉伸测试和具有固定端的三点弯曲试验。拉伸试验和具有固定端的三点弯曲试验结果显示，铁素体不锈钢AISI 430的伸长率和能够吸收的变形功最小，因而推断激光焊接对高强度低合金钢H220PD和奥氏体不锈钢AISI 304产生的变形较小，几乎可以忽略不计，但对铁素体不锈钢AISI 430产生的变形显著。

刊名：Acta Mechanica et Automatica（英）

刊期：2016年第10期

作者：Emil Evin

编译：王淼