双相钢激光焊接工艺参数优化研究

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1、1绪论1.1选题背景及意义随着科技的发展，人们对生活质量的要求也越来越高，越来越重视生活用品和工程材料等的质量问题。在人们的生活和生产中，焊接是一个重要的环节，而焊接中应用是最广泛的当属激光焊。所以，提高材料的激光焊接质量，可以显著改善我们的生活质量，使我们的生活更加丰富多彩。激光焊接是当今先进的材料连接技术之一。相对于其它传统焊接方式，激光焊接有着独特的优点并广泛应用到汽车制造中。美国、日本等一些工业化强国也都是汽车强国。我国也有农业化向工业化迈进，通过工业化来加快汽车业的发展。即使是2008年的国际金融

2、危机，我国汽车生产、销量虽然比原计划有所减少，但同比各增长了5.2%和6.7%分别为934.5万辆和938.1万辆。汽车产业在我国国民经济中占有不可或缺的地位，我国从无发展成为年产量与销量跨千万辆的汽车大国。现如今汽油的价格越来越高，交通事故越来越频繁，尾气排放越来越多，人们对汽车的要求也就越来越高。而汽车重量是汽车主要耗能部分，减小汽车重量可以降低油耗，[1]同时也减少了尾气的排放，这对于节能环保，实现可持续发展道路具有重大意义。仅仅降低汽车重量还远远达不到汽车安全性的要求，为了两者兼顾，研究者们选用高强

3、度钢板作为汽车车身主要材料，这样既可以减少汽车重量，又可以提高其安全[2-5]性。近几十年来，汽车用高强钢板的开发与应用引起了世界各国的高度重视。作为高强钢板系列家族中的双相钢，因其很多特性优势广泛应用于汽车制造业。双相钢作为汽车用钢，成本较低、综合机械性能优异，为汽车产业以及原材料生产[6]制造企业带来巨大的经济效益。我国对双相钢板的激光焊接技术的应用起步较欧美国家晚，对其焊接工艺的研究也开始没多久，为使双相钢板能更好的应用于汽车制造业，对双相钢的焊接工艺的应用研究与开发是很有必要的。为了减少因材料腐蚀而

4、带来的危害，应增强材料的防腐蚀能力以提高汽车安全1万方数据性。镀锌钢板具有好的抗腐蚀性因而在汽车用钢板中得到广泛的应用。近十年来，我国汽车制造业中也开始采用镀锌板作为汽车用板，所采用的镀锌板厚度从0.5~3.0毫米不等。一汽公司与德国合作的Audi轿车，其车身部件绝大多数部分都是采用的镀锌钢板，上海汽车公司与美国通用公司合作的Buick轿车采所用的钢板超过八成都是用的双面镀锌板，上海汽车公司与德国大众合作的帕萨特汽车车身的镀锌工艺，可以使车身防锈蚀保质期长达11年，国内自行研发的出来的中华牌小轿车，其车声上

5、应用到镀锌板的百分比也超过八成，镀锌板在汽车车身上的应用量占冷轧板的百[7]分之七十左右。随着汽车车身向安全性和轻量化的方向发展，在不降低刚度和强度的前提条件下，使汽车用钢向经涂镀处理的高强化方向发展，而热镀锌双相钢因强度高、抗腐蚀性好，且具有良好的冲压性能，在汽车工业中的应用取代普通的冷轧[8]钢板将势不可挡，已发展成为未来发展轻质量高安全性汽车的主要材料。[9-10]国内外焊接工作者对高强度钢激光焊接的应用研究已经做了不少的工作。在这些基础上，人们对各种高强钢的激光焊接性有了一定的认识，但高强钢激光焊的

6、应用仍然缺少足够的数据，对汽车用高强度镀锌钢激光焊接质量与缺陷的分析有许[11-12]多问题需进一步研究与探索。要研究某种特定的工艺技术，一般要做大量的试验，因此，要为激光焊接过程中的某些特定的材料制定合适的激光焊接工艺，也一样需要大量前期试验，这样就[11]要耗费大量的人力、物力及财力。所以，选择合适的激光焊接试验方案并建立特定的数学模型和工艺参数优化预测模型，在一定程度上减少工艺试验的次数，能够预测焊接结果并实现工艺参数的预选和优化，并控制激光焊接过程，这样对焊接缺[12]陷的预防具有十分重要的意义，同

7、时也是研究的一个重大课题。因而国内外研究[13]者们对深熔激光焊接工艺及数学模型的建立进行了大量研究。2万方数据1.2热镀锌双相钢1.2.1镀锌板镀锌板，顾名思义是指在钢板表面涂镀一层金属锌而形成的特殊的钢板，涂镀的作用是防止钢板表面被腐蚀，这样做的目的是延长钢板的使用寿命。目前钢板的镀锌工艺有了一些发展，工业上有热镀锌、电镀锌和热喷涂锌三种镀锌工艺，其中[14]热镀锌因其厚镀层、强耐蚀性和低成本广泛应用于汽车车身钢板中。汽车是人类的基本交通工具，更是现代文明社会的一项重要指标。自1978年改革开放以来，中

8、国人民的物质和文化生活渐渐与世界同步，人们的生活水平显著提高的同时，其消费观念也在不断转变，从而导致市场对汽车的需求量大大增加，汽车产量日益增加，这样带动了我国汽车产业的迅猛发展。然而，在汽车产量日益增加的同时，人们对汽车的质量也提出更高的要求。汽车工业一直都是是经济发达国家的支柱产业，而薄板在全部汽车用材料中所占比例达到50%以上，其中镀层板又[15]占冷轧薄板的70%(主要是镀锌钢板)。随着汽车在行驶过程中受