1. 實(shí)驗(yàn)材料

本次實(shí)驗(yàn)所采用的材料為冷軋鋼板，實(shí)驗(yàn)材料的厚度為0.8mm 與0.8mm 的等厚板激光拼接。

2. 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 激光拼焊

對(duì)上述0.8mm 與0.8mm 的等厚材料進(jìn)行激光拼焊，在本研究中采用激光切割對(duì)其邊部進(jìn)行準(zhǔn)備，其質(zhì)量經(jīng)檢驗(yàn)可以滿足激光拼焊時(shí)對(duì)邊部質(zhì)量的要求。在本次實(shí)驗(yàn)中采用PRC CO2 激光器對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行激光焊接。激光焊接功率采用4000W，焊接保護(hù)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(shí)沖和實(shí)驗(yàn)方案

對(duì)基板和激光拼焊板進(jìn)行成形極限圖實(shí)驗(yàn)，按GB/T 15825.8－1995 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。同時(shí)將激光拼焊板毛坯件在汽車廠進(jìn)行沖壓，最終形成汽車零部件，將沖壓后的零件進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量分析。在本研究中，采用網(wǎng)格應(yīng)變分析技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)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(jìn)行測(cè)量，測(cè)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(shí)驗(yàn)條件，在實(shí)驗(yàn)材料上印制網(wǎng)格，成形后用工具顯微鏡測(cè)量變形網(wǎng)格的長(zhǎng)短軸，繪制出成形極限圖，見圖1。

成形極限圖實(shí)驗(yàn)表明，在成形時(shí)，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(cè)量

根據(jù)沖制的零部件形狀特征，取四個(gè)變形較大區(qū)域進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量，測(cè)量位置見圖2 所示。測(cè)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(gè)區(qū)域最大變形量情況為：1 號(hào)為14％、2 號(hào)7％、3 號(hào)11％、4 號(hào)6％。

從實(shí)驗(yàn)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(xiǎn)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(cè)量試驗(yàn)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(duì)沖壓成形的要求。