鋁合金薄板激光拼焊工藝及其成形性能研究.pdf

1、節(jié)能減排是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中的重要目標(biāo)，其中在交通運(yùn)輸業(yè)，作為順應(yīng)汽車工業(yè)發(fā)展潮流的拼焊技術(shù)，以其節(jié)約材料、減輕車重、降低成本、提高安全性等優(yōu)點(diǎn)成為一種先進(jìn)的制造技術(shù)。因此，研究高性能的汽車用輕量化材料拼焊板工藝及其成形性能對(duì)提高我國(guó)汽車行業(yè)在國(guó)際中的競(jìng)爭(zhēng)力具有舉足輕重的作用，與此同時(shí)還將產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。鑒于此，本文針對(duì)汽車輕量化材料6061鋁合金進(jìn)行焊接性分析，制定合理的焊接工藝，在實(shí)施焊接過(guò)程中優(yōu)化焊接工藝以及焊接參數(shù)

2、，實(shí)現(xiàn)薄板的拼焊成形，進(jìn)一步針對(duì)6061鋁合金拼焊板的成形性能進(jìn)行研究。
　　 首先針對(duì)1mm厚6061鋁合金薄板采用鎢極氬弧焊(TIG)和激光焊(LBW)兩種工藝實(shí)現(xiàn)焊接成形，并對(duì)兩種拼焊工藝所得拼焊板焊接接頭的金相組織、顯微硬度進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示：6061鋁合金TIG拼焊板焊縫組織為細(xì)小的等軸晶和樹(shù)枝狀晶，在熔合線附近，存在向焊縫中心方向生長(zhǎng)的柱狀晶，晶界間有黑色相析出。激光拼焊板焊縫中心為大量細(xì)小的等軸晶；熱影響區(qū)不明顯，

3、在熔合線附近存在少量沿散熱方向生長(zhǎng)的柱狀晶和胞狀樹(shù)枝晶。6061鋁合金TIG拼焊板整個(gè)接頭的硬度值均低于母材，在焊縫中心最低，遠(yuǎn)離焊縫中心硬度隨之增加，在熱影響軟化區(qū)再次降低，之后硬度逐漸增加直至達(dá)到母材硬度。激光拼焊板接頭硬度總體與母材相當(dāng)，只在熔合區(qū)稍有降低，過(guò)渡到母材的過(guò)程中，硬度值隨之逐漸增大至母材硬度。
　　 通過(guò)對(duì)兩組焊接接頭試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比與分析，選擇激光拼焊板進(jìn)行更進(jìn)一步的測(cè)試試驗(yàn)，包括單向拉伸測(cè)試、斷口掃描測(cè)試、

4、杯突測(cè)試以及利用DYNAFORM軟件對(duì)杯突成形過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。
　　 鋁合金激光拼焊板拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明：試樣斷裂位置大部分出現(xiàn)在偏移焊縫中心的狹窄熱影響區(qū)，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度比母材較高，而應(yīng)變硬化指數(shù)n值和伸長(zhǎng)率δf值降低。說(shuō)明焊縫對(duì)拼焊板整體的塑性變形產(chǎn)生影響，使拼焊板的成形性能略低于母材。
　　 鋁合金激光拼焊板拉伸斷口表面均勻分布有大量等軸韌窩，尺寸較小并且基本上大小均勻，表現(xiàn)出一定的塑性斷裂特征。與母材相比，韌

5、窩深度比較淺，表明試樣未發(fā)生明顯的塑性流動(dòng)，說(shuō)明其塑性低于母材。
　　 鋁合金激光拼焊板杯突成形性能試驗(yàn)結(jié)果顯示：宏觀開(kāi)裂發(fā)生在稍偏移焊縫中心的狹窄熱影響區(qū)內(nèi)，該區(qū)域受熱循環(huán)影響，晶粒比母材粗大，塑性和韌性下降，變形性較差；拼焊板試驗(yàn)杯突值低于母材杯突值，說(shuō)明拼焊板的脹形性低于母材；FLD曲線分析結(jié)果顯示，6061鋁合金激光拼焊成形極限處于理論極限安全區(qū)。
　　 使用DYNAFORM軟件數(shù)值模擬過(guò)程中，忽略焊縫類型，僅考