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。