制造與裝備

基于激光焊接技術(shù)的高強度鋼焊接接頭應(yīng)變研究

汽車行業(yè)利用激光焊接技術(shù)可生產(chǎn)具有耐沖擊性且輕質(zhì)的部件（如先進高強度鋼AHSS）。但是，由于母材和焊縫的成形性不同，因此在對不同AHSS坯料進行沖壓時會出現(xiàn)一些問題。此外，由于焊接過程中熔融區(qū)和熱影響區(qū)的存在，焊接件不同區(qū)域會出現(xiàn)不同的力學(xué)性能，因此為了便于優(yōu)化生產(chǎn)不同AHSS坯料的激光焊接參數(shù)，且保證焊接件在沖壓工藝中的成形性，需要對焊接接頭的局部力學(xué)性能進行評估。利用激光焊接技術(shù)對高強度鋼（熱沖壓硼鋼、22MnB5鋼和雙相鋼）進行對接焊接，并對焊接接頭進行沖壓，以研究焊接件和受熱影響的基底材料的力學(xué)性能。采用數(shù)字圖像相關(guān)方法（基于數(shù)字圖像處理和數(shù)值計算的光學(xué)測量方法）研究激光焊接接頭的力學(xué)性能。在標準拉伸試驗過程中，從焊接板上加工出沙漏型試樣,以使材料在焊接過程中變形量更大，并將焊接件沿著最小橫截面且垂直于負荷的方向放置。從焊接試樣的上下表面獲取變形的數(shù)字圖像。利用2個數(shù)字照相機（Pixelink A781使用分辨率為3000×2208像素的CMOS（互補金屬氧化物半導(dǎo)體）傳感器，同時配備1:1的遠心透鏡，而尼康D7000采用分辨率為4928×3264像素的CMOS傳感器，且配備長為60mm的微距鏡頭，在不同放大倍數(shù)下，研究焊接接頭的整體和局部變化。數(shù)字圖像相關(guān)方法中的圖像相關(guān)處理算法是基于低階形狀函數(shù)對圖像子集的位移場進行建模的方法，易于降低位移梯度和應(yīng)變奇異點。因此，需要調(diào)整圖像相關(guān)處理算法的參數(shù)，以精確獲得接頭處的位移梯度和奇異點。采用后處理策略調(diào)整數(shù)字圖像相關(guān)方法的參數(shù)，旨在優(yōu)化數(shù)字圖像相關(guān)方法的功能，以更好地獲得激光焊接產(chǎn)生的應(yīng)變梯度。根據(jù)數(shù)字圖像相關(guān)方法獲得的不同焊接接頭表面的應(yīng)變分布表明，在沖壓過程中，雙相鋼產(chǎn)生的塑性變形最大，而22MnB5鋼比雙相鋼具有更好的力學(xué)性能且變形小。

刊名：Procedia Engineering（英）

刊期：2015年第109期

作者：Giovanni Battista Broggiato et al

編譯：趙喚