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激光拼焊差厚板焊缝断裂原因分析

上海金属 2024年

作者：蔡周彦易寒白佳鑫刘腾轼上海大学(浙江)高端装备基础件材料研究院河北龙凤山铸业有限公司技术中心上海大学材料科学与工程学院

为了确定激光拼焊差厚板焊缝断裂的原因，使用维氏硬度计、电子万能试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪分析了激光拼焊后22MnB5钢的力学性能和显微组织，并对其失效模式及机制进行了分析。结果表明：在焊接过程中，Al-Si镀层... 详细信息

为了确定激光拼焊差厚板焊缝断裂的原因，使用维氏硬度计、电子万能试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪分析了激光拼焊后22MnB5钢的力学性能和显微组织，并对其失效模式及机制进行了分析。结果表明：在焊接过程中，Al-Si镀层熔化进入焊缝；随着焊缝中铝元素的富集，δ铁素体含量增加，降低了焊缝塑性，导致拉伸试样焊缝断裂。

关键词：激光拼焊 Al-Si镀层 δ铁素体断裂

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低碳视野下无镀层热成形钢的激光拼焊研究

汽车工艺与材料 2024年第6期 36-43页

作者：王舟李昭庞佳琛陈震王建锋通用汽车中国科学研究院上海201206

研究了低碳足迹的无镀层热成形钢激光拼焊及其与铝硅镀层热成形钢之间的激光拼焊,结果表明:无镀层热成形钢可在没有预剥离或填丝的条件下与自身或铝硅镀层热成形钢焊接获得高质量的激光拼焊焊缝,在单向拉伸试验中,拉伸断裂均发生在远离... 详细信息

研究了低碳足迹的无镀层热成形钢激光拼焊及其与铝硅镀层热成形钢之间的激光拼焊,结果表明:无镀层热成形钢可在没有预剥离或填丝的条件下与自身或铝硅镀层热成形钢焊接获得高质量的激光拼焊焊缝,在单向拉伸试验中,拉伸断裂均发生在远离焊缝位置;在缺口冲击试验中,无镀层钢与铝硅镀层钢之间的焊缝冲击功维持在基材冲击功的86%。无镀层钢与铝硅镀层钢之间焊缝的微观组织主要为马氏体和少量因铝硅熔入焊缝形成的铁素体。焊缝硬度与铝硅镀层钢基材相当,未发现软区。最后,结合热力学及相转变动力学计算,分析了无镀层钢与铝硅镀层钢之间获得高质量激光拼焊焊缝的机理:无镀层热成形钢稀释了熔入焊缝中铝硅的浓度,避免因高温形成大量富铝硅的脆性铁素体;无镀层钢中添加的合金元素Cr可以提高焊缝的淬透性,在热冲压冷却过程中获得全马氏体微观组织,保证焊缝强度。

关键词：热成形钢汽车用高强钢激光拼焊微观组织

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激光拼焊错边产生与预测建模方法

焊接学报 2008年第1期29卷 89-92,96页

作者：辛立明赵明扬徐志刚中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110016 中国科学院研究生院北京100039

错边是评定激光拼焊质量的一个非常重要的指标,薄板构件错边的控制是激光拼焊中一个难题。针对国内首条全自动激光拼焊设备,对错边的产生以及控制方法进行了深入研究,经过大量试验确定了影响错边大小的几个主要因素,板材自身物理变形、... 详细信息

错边是评定激光拼焊质量的一个非常重要的指标,薄板构件错边的控制是激光拼焊中一个难题。针对国内首条全自动激光拼焊设备,对错边的产生以及控制方法进行了深入研究,经过大量试验确定了影响错边大小的几个主要因素,板材自身物理变形、压紧力大小与均匀性、压紧横梁变形、支撑底板平面度误差以及焊接变形的影响。通过分析以上因素对错边的影响以及各个因素之间相互关系,建立了错边预测的数学模型。试验验证了模型的正确性,从而为确定错边产生原因,提高焊接质量提供了一个有效的理论指导。

关键词：激光拼焊错边有限元分析错边预测模型

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激光拼焊异种超高强钢组织和力学性能

钢铁 2022年第9期57卷 138-147页

作者：王金凤袁耀李聪湖北汽车工业学院材料科学与工程学院湖北十堰442002

汽车轻量化后对安全性和碰撞吸能性提出了更高要求,从而促进了高强、吸能材料及其拼接技术的发展。以汽车安保件之一的汽车B柱为研究对象,采用能满足要求的DP980双相钢和22MnB5热冲压成型钢异种材料进行激光拼焊,研究焊接热输入对焊接... 详细信息

汽车轻量化后对安全性和碰撞吸能性提出了更高要求,从而促进了高强、吸能材料及其拼接技术的发展。以汽车安保件之一的汽车B柱为研究对象,采用能满足要求的DP980双相钢和22MnB5热冲压成型钢异种材料进行激光拼焊,研究焊接热输入对焊接接头显微组织与力学性能的影响。通过保持激光输出功率不变(1.3 kW)改变焊接速度的方法控制焊接热输入,考察焊接热输入与拼焊接头组织和力学性能之间的关系。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度测试仪和拉伸试验机研究接头不同亚区的组织和性能。结果表明,当焊接速度为16~26 mm/s时,均获得了完整而无缺陷的熔化区组织;随着焊接速度的提高,不仅焊缝表面凹陷逐步改善,并且焊接热影响区宽度也随之减小。硬度测试表明,接头中存在明显的软化区域,主要分布在DP980侧热影响区的回火区和不完全相变区,而DP980侧热影响区的细晶区、粗晶区、22MnB5侧热影响区以及焊缝金属区的硬度则有所增加,形成了焊接接头的硬化区。拼焊接头在能形成完整接头的条件下抗拉强度保持为576~597 MPa,断裂均发生在22MnB5侧的母材区,断裂时有明显的颈缩现象;接头断后伸长率为11.9%~15.5%,介于DP980母材(11%)和22MnB5(22%)母材的断后伸长率之间;研究还表明,焊接热输入越大,焊接接头相同区域的组织越粗大。

关键词：激光拼焊热输入高强钢力学性能微观组织

随焊同步热场下硼钢/Q235钢激光拼焊接头的塑性梯度协调行为

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中国激光 2021年第6期48卷 116-126页

作者：周广涛李华晨刘方崔贺鹏华侨大学机电及自动化学院福建省特种能场制造重点实验室福建厦门361021 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对异种材料激光拼焊接头焊后存在明显的塑性差异问题,提出了一种随焊同步热场方法。通过同步热场与激光焊接热源的耦合,调控焊缝及热影响区金属的冷却速度,对熔池的结晶凝固行为和相变过程进行热力学干预,缩小各区域塑性梯度的阶跃值... 详细信息

针对异种材料激光拼焊接头焊后存在明显的塑性差异问题,提出了一种随焊同步热场方法。通过同步热场与激光焊接热源的耦合,调控焊缝及热影响区金属的冷却速度,对熔池的结晶凝固行为和相变过程进行热力学干预,缩小各区域塑性梯度的阶跃值,使拼焊板各区域的塑性性能趋于连续一致。以高强硼钢/Q235钢激光拼焊板为对象,分别对常规和随焊同步热场条件下的整体拼焊接头及焊缝两侧各微区域进行了高温拉伸试验,研究了温度为300~600℃时随焊同步热场对激光拼焊接头塑性行为的影响。结果表明,随焊同步热场条件下焊缝及两侧组织绝大部分为铁素体和珠光体,马氏体明显减少,整体拼焊接头的塑性较高;且随焊热场温度越高,整体接头的延伸率就越高。随着随焊热场温度的升高,焊缝及热影响区与母材各界面处的塑性应变差异逐渐变小,接头各区域的变形也更协调,在600℃随焊热场条件下得到的焊接接头各区域塑性梯度最小。

关键词：激光技术随焊同步热场激光拼焊焊接接头热拉伸塑性行为

基于改进的多体系统误差建模理论的激光拼焊生产线运动误差模型

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机械工程学报 2010年第2期46卷 61-68页

作者：辛立明徐志刚赵明扬朱天旭中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110016 中国科学院研究生院北京100039

采用改进的多体系统建模理论对激光拼焊生产线运动误差进行研究。用低序体阵列描述多体系统拓扑结构,用特征矩阵表示多体系统中间体的相对位置和姿态。在基于多体系统理论的误差建模基础上提出位置误差传递函数的概念,用来描述各个误差... 详细信息

采用改进的多体系统建模理论对激光拼焊生产线运动误差进行研究。用低序体阵列描述多体系统拓扑结构,用特征矩阵表示多体系统中间体的相对位置和姿态。在基于多体系统理论的误差建模基础上提出位置误差传递函数的概念,用来描述各个误差源对位置精度的影响。根据激光拼焊生产线的结构特点,运用改进的多体系统理论精度分析理论,对激光拼焊生产线运动精度进行系统、全面的分析。采用Leica激光跟踪仪对激光拼焊线的运动误差进行检测,并将检测结果与误差模型分析结果进行对比,结果表明所建立的模型能有效预测激光拼焊线的运动误差。

关键词：激光拼焊多体系统理论误差建模位置误差传递函数激光跟踪装置

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基于激光拼焊技术的汽车B柱结构优化设计

北京理工大学学报 2018年第7期38卷 691-697,708页

作者：王登峰蔡珂芳张帅马明辉吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室吉林长春130022

利用激光拼焊技术对某轿车B柱进行结构材料一体化设计,在轻量化设计的前提下对其入侵位移和入侵速度进行控制以满足整车侧碰安全性能.根据C-NCAP碰撞法规建立该轿车侧碰有限元模型,并验证了模型的准确性.基于网格节点变形技术创建B柱参... 详细信息

利用激光拼焊技术对某轿车B柱进行结构材料一体化设计,在轻量化设计的前提下对其入侵位移和入侵速度进行控制以满足整车侧碰安全性能.根据C-NCAP碰撞法规建立该轿车侧碰有限元模型,并验证了模型的准确性.基于网格节点变形技术创建B柱参数化模型并定义3个结构设计变量和2个材料类型设计变量,以其质量、中部最大入侵位移和最大入侵速度为优化目标,以其上部和下部最大入侵位移和最大入侵速度为约束条件,结合径向基(RBF)近似模型和非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对B柱结构进行多目标优化设计,获得Pareto优化前沿,并讨论妥协方案验证对B柱多目标优化设计的效果.

关键词：激光拼焊多目标优化设计近似模型非支配遗传算法

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激光拼焊焊缝截面轮廓几何建模方法

激光与光电子学进展 2017年第9期54卷 222-227页

作者：邹媛媛左克铸李鹏飞蔡尚沈阳建筑大学机械工程学院辽宁沈阳110168 高档石材数控加工装备与技术国家地方联合工程实验室辽宁沈阳110168

提出了一种激光拼焊焊缝截面轮廓的几何建模方法,基于Laws纹理滤波和数学形态学闭运算提取了截面的轮廓边缘,分别采用多项式函数模型、指数函数模型、高斯函数模型对提取的截面轮廓边缘进行了曲线拟合,并对拟合结果进行了误差分析。分... 详细信息

提出了一种激光拼焊焊缝截面轮廓的几何建模方法,基于Laws纹理滤波和数学形态学闭运算提取了截面的轮廓边缘,分别采用多项式函数模型、指数函数模型、高斯函数模型对提取的截面轮廓边缘进行了曲线拟合,并对拟合结果进行了误差分析。分析结果表明,基于指数函数模型拟合的焊缝截面轮廓上边缘的精度最高,基于高斯函数模型拟合的焊缝截面轮廓下边缘的精度最高。对不同工艺参数条件下获得的激光拼焊焊缝截面轮廓边缘进行了几何建模实验,实验结果表明,提出的方法可以有效地实现激光拼焊焊缝截面轮廓的几何建模。

关键词：激光技术几何建模纹理滤波焊缝截面轮廓激光拼焊

异厚度铝合金薄板激光拼焊应力应变场数值模拟

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焊接学报 2008年第10期29卷 25-28页

作者：余淑荣樊丁熊进辉兰州理工大学机电工程学院兰州730050 兰州理工大学有色金属合金省部共建教育部重点实验室兰州730050

利用ANSYS软件对异厚度铝合金激光拼焊的应力应变场进行三维瞬态有限元分析。为了提高计算精度和效率,采用过渡网格划分形式以保证焊缝处网格足够细小。定义弹性模量E,线膨胀系数lα,泊松比μ等随温度变化的材料力学参数值。指定塑性分... 详细信息

利用ANSYS软件对异厚度铝合金激光拼焊的应力应变场进行三维瞬态有限元分析。为了提高计算精度和效率,采用过渡网格划分形式以保证焊缝处网格足够细小。定义弹性模量E,线膨胀系数lα,泊松比μ等随温度变化的材料力学参数值。指定塑性分析选项为经典的双线性随动强化(BKIN),边界条件约束焊件的自由度以模拟夹具的作用。结果表明,由于厚度不同,薄厚两板应力应变场存在差异,薄板焊缝附近的应力场范围较大,变形比厚板复杂且比厚板大。利用小孔释放法检测异厚度铝合金激光拼焊板的残余应力,将模拟值与实测值进行对比分析,结果显示模拟值与实测值吻合良好。

关键词：铝合金激光拼焊异厚度应力应变场数值模拟