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激光拼焊板零部件應(yīng)變分析實驗研究

時間:2011-04-20 08:16:42 來源:未知

1. 實驗材料

本次實驗所采用的材料為冷軋鋼板,實驗材料的厚度為0.8mm 與0.8mm 的等厚板激光拼接。

2. 實驗方法

2.1 激光拼焊

對上述0.8mm 與0.8mm 的等厚材料進行激光拼焊,在本研究中采用激光切割對其邊部進行準(zhǔn)備,其質(zhì)量經(jīng)檢驗可以滿足激光拼焊時對邊部質(zhì)量的要求。在本次實驗中采用PRC CO2 激光器對實驗材料進行激光焊接。激光焊接功率采用4000W,焊接保護氣體為氦氣,試樣激光焊接速度為4500mm/min,聚焦焦距為220mm。激光拼焊毛坯件的試樣尺寸為1980×1960mm。

2.2 實沖和實驗方案

對基板和激光拼焊板進行成形極限圖實驗,按GB/T 15825.8-1995 標(biāo)準(zhǔn)進行。同時將激光拼焊板毛坯件在汽車廠進行沖壓,最終形成汽車零部件,將沖壓后的零件進行應(yīng)變測量分析。在本研究中,采用網(wǎng)格應(yīng)變分析技術(shù),在實驗板中前部同一區(qū)域印制直徑5 毫米的圓形相切網(wǎng)格,在正常生產(chǎn)條件下沖制成汽車零部件,用透明軟片網(wǎng)格園進行測量,測量位置為焊縫邊。

3. 結(jié)果與討論

3.1 基板和激光拼焊板成形極限圖

根據(jù)實驗條件,在實驗材料上印制網(wǎng)格,成形后用工具顯微鏡測量變形網(wǎng)格的長短軸,繪制出成形極限圖,見圖1。

成形極限圖實驗表明,在成形時,激光拼焊板由于焊縫較基板硬度高,焊縫處成形傳遞受阻,較快失穩(wěn)、開裂,成形極限明顯比基板低,主應(yīng)變最小處(平面應(yīng)變)為30%,而基板主應(yīng)變最小處為44%。

3.2 激光拼焊板零部件應(yīng)變測量

根據(jù)沖制的零部件形狀特征,取四個變形較大區(qū)域進行應(yīng)變測量,測量位置見圖2 所示。測量結(jié)果見圖3 所示。

結(jié)果表明,該激光拼焊板零件變形方式主要為平面應(yīng)變,每個區(qū)域最大變形量情況為:1 號為14%、2 號7%、3 號11%、4 號6%。

從實驗板沖制汽車零部件的應(yīng)變分析可以看出,由于焊縫面積和整個沖壓件相比非常小,因此在同一區(qū)域應(yīng)變似乎變化不大,從應(yīng)變合成圖看(圖4),實驗板最大應(yīng)變?yōu)?4%。

將基板、激光拼焊板的成形極限圖和激光拼焊板沖壓成的零件在焊縫處的應(yīng)變結(jié)果移入同一座標(biāo),見圖5,結(jié)果表明,激光拼焊板零件焊縫處最大危險主應(yīng)變?yōu)?4%,該應(yīng)變路徑下的最小極限應(yīng)變拼焊板為30%,故拼焊板最小裕度Δemin=16%。因此在焊縫區(qū)域激光拼焊板完全滿足汽車零部件的成形要求。

3.3 結(jié)論

(1) 激光拼焊板由于焊縫的硬化,導(dǎo)致成形性能的下降。
(2) 成形極限圖和激光拼焊零件應(yīng)變測量試驗表明,激光焊縫處的應(yīng)變安全裕度能夠滿足汽車零部件對沖壓成形的要求。


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