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1、第28卷第8期焊接学报Vol.28No.82007年8月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONAugust2007高强度钢差厚板激光拼焊焊缝成形及组织分析3雷玉成,朱强,陈炜,程晓农(江苏大学材料科学与工程学院,江苏镇江212013)摘要:选取2.0mm,1.5mm厚的HSA340板材和0.7mm厚的H340LAD+Z板材,按强度相近厚度不同原则两两搭配进行激光拼焊。焊后选取具有代表性的焊缝横截面进行金相组织检验,并对焊缝接头各区域进行硬度测量,分析了激光焊缝接头各区域金相组织及其硬度的变化。结果表明,差厚板激光拼焊过程中,母材散热情况不
2、同,会造成焊缝金相组织在各自靠近母材的局部区域有很大差异;激光拼焊板的热影响区宽度窄,与母材及焊缝间有明显的界线,生成的组织细密;焊缝及热影响区的硬度值均大于母材;合理调整激光光束的入射位置和入射角度,可以显著改善焊缝成形,提高拼焊板的接头质量。关键词:高强度钢;激光焊接;拼焊板;差厚中图分类号:TG456.7文献标识码:A文章编号:0253-360X(2007)08-009-05雷玉成0序言拼焊板母材的优点是,设计师在车身结构设计上可采用更薄的钢板,并能获得相同的强度,因此降低了近年来,随着国民经济的增长,汽车开始走进千车身重量。另外,激光拼焊技术专门用于拼焊板的家万户,价格低
3、、性能好的汽车越来越受到人们的青焊接,与一般的拼焊板焊接方法相比具有焊接效率睐。轻量化、省燃油、高安全性也成为汽车业发展的高、热影响区宽度窄等优点。三大主要方向。拼焊板技术的应用为减轻车身重量、降低生产成本提供了机遇。拼焊板是指在成形1试验材料和方法前将两块或两块以上不同厚度、不同材质或不同表面涂层的板材拼焊在一起,而形成的冲压用平板坯试验材料采用宝钢牌号HSA340和H340LAD+[1,2]Z两种高强度钢材料,其化学成分和基本力学性能料。拼焊板应用于汽车制造业可以:(1)减少车身列于表1。由表1所示,两种材料的屈服强度在零件的数量;(2)在材料方面,可以节省板材的使用210～
4、550MPa的范围内,属于高强度钢的范畴。大约25%～40%,并可以利用废料提高板材的使用率;(3)满足汽车各部分对材质、厚度以及性能的需表1材料化学成分(质量分数,%)和基本力学性能求,将不同性能、涂层和厚度的板料拼焊在一起,提Table1Chemicalcompositionandmechanicalpropertiesof高了车身设计的灵活性,缩短了设计和开发的周期;material(4)根据车身不同部位强度的要求,合理使用一些厚度化学成分材料轻质复合材料,而不需要焊接加强筋,从而减轻车身δ/mmCSiMn[3]的质量。HSA3401.5/2.0≤0.10≤0.50≤1.0
5、0随着材料科学的不断发展,有越来越多的材料H340LAD+Z0.70.070.010.79投入到拼焊板的生产,其中以高强度钢用量较多。化学成分力学性能材料工程材料中一般将屈服强度ReL=210～550MPa的PSReL/MPaRm/MPa[4]钢材定义为高强度钢(HSS)。采用高强度钢作为HSA340≤0.03≤0/03340～420≥410H340LAD+Z0.0220.008379455收稿日期:2006-10-24基金项目:国家自然科学基金资助项目(50475125)3参加此工作的还有叶益民焊接试验材料搭配时,按照强度相近而厚度不10焊接学报第28卷同的原则,将三种厚度的板
6、材两两搭配进行激光拼头质量影响很大。对于0.7mm/2.0mm差厚拼焊焊(表2)。为了提高焊接质量,要求板料的切口平板,经过合理地调整激光光束入射位置和入射角度,整光洁,以便保证焊接时不会因为母材搭配间隙过焊接接头过渡平滑,母材、热影响区、熔合区有明显大而产生焊穿现象。的边界,在2.0mm板一侧更明显(图1b)。相比以上两种差厚板的搭配,焊接1.5mm/2.0mm拼焊板表2差厚激光拼焊板材料的搭配选用的厚度差最小,焊接的质量也好,激光焊接接头完全Table2ArrangementandchoiceofLWTBswithdifferent焊透,焊缝形状成典型的腰鼓形,母材、热影响区
7、、熔thichness合区的边界明显(图1c)。由于焊接时激光入射角厚度厚度搭配原则材料1材料2度相对试样表面法线方向略向厚板一侧倾斜,且光δ/mmδ/mm束入射位置也偏向厚板。同样由于两侧母材所受热HSA3402.0HSA3401.5强度相近输入有差异的原因,焊后在厚板侧存在明显的热影HSA3402.0H340LAD+Z0.7厚度不同HSA3401.5H340LAD+Z0.7响区,而薄板侧则无热影响区。试验设备为TLF15000TURBO型CO2激光焊接机,采用He作为保护气体
