铝硅镀层22MnB5激光焊接头组织与性能研究
发布时间：2021-10-22 19:35
为了解决能源与环境问题,汽车轻量化和提高车身用钢使用寿命一直是国内外专家学者的研究重点。铝硅镀层超高强钢具有较高强度的同时,又具备在高温加工以及服役过程中的抗氧化性和耐腐蚀性;此外,激光焊接能量密度高、接头质量好,逐步成为了焊接超高强钢的主要加工工艺。在此基础上,本文研究了板厚为2 mm的铝硅镀层22MnB5激光焊对接接头组织形貌与力学性能的特点;同时研究了工艺参数,包括激光功率、焊接速率和离焦量这三种因素对接头组织及性能的影响规律;运用正交试验科学优化焊接参数,并分析了热处理接头的相关性能。室温下,铝硅镀层22MnB5激光焊接头由焊缝区（WZ）、热影响区（HAZ）和母材（BM）组成,熔合区以熔合线形式存在。焊缝区域显微组织为马氏体和铁素体的混合结构,热影响区可细分为粗晶区、细晶区和过渡区,其中粗晶区与细晶区显微组织均为马氏体,过渡区为马氏体、铁素体和珠光体的混合结构,晶粒大小与组织分布不均匀;焊缝区域显微硬度值在489520 HV范围内波动,平均可达509.8 HV,粗晶和细晶区硬度值较高为510 HV,过渡区和母材区的平均显微硬度分别为350 HV和202.5...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同级别钢种的拉伸性能[8]
第1章绪论3图1.2激光深熔焊原理Fig.1.2Principleoflaserdeepwelding1.2.2激光焊接主要优势激光焊接作为一种新型且性能较优异的焊接手段，与传统电阻点焊等焊接方法相比显示出了较为突出的优势，主要表现在以下几个方面[17，18]：(1)能量密度高。激光束作用范围小，能量密度高，在输入功率有限的情况下，可以最大限度发挥作用。(2)易于获得较大熔深。由于能量密度较高的激光束作用，有利于穿透试样，且能量在小孔内部可以充分反射，因此提高了试样对激光束能量的吸收率，进而增大熔深，更易获得质量较好的接头。(3)接头质量好。激光束能量密度高直接导致热影响区范围窄，焊接速率快，焊缝可以在较短时间内冷却并快速结晶，这一过程会最大程度降低热影响区软化现象，提高焊缝强度使接头综合质量提高。(4)不局限于同种材料。通过大量国内外学者的试验证明，激光焊接除了可以实现同种材料焊接外，对于异种材料、多层材料、异种厚度材料均表现出较优异的性能，应用范围广。(5)易于操作。操作环境简单，与传统焊接工艺相比，激光焊在一般大气压下即可完成焊接，适用范围更广泛；且可以在试件内部完成焊接，不受空间局限，易于达成单面焊接双面成形。1.2.3激光焊接在汽车工业领域的应用1960年TheodoreHMaiman提出将激光技术应用于材料加工过程[19]，从此之后，工业界便开始探索激光焊接技术的相关领域研究。几十年的时间内，焊接工
吉林大学硕士学位论文6能会出现以下缺陷：焊缝不连续、不均匀、咬边、未焊透、未熔合、背面焊缝表面塌落过大、裂纹、夹渣和气孔等缺陷。若想实现质量好、成形性能优的接头，除了工艺参数优化外，激光焊技术对焊缝成形性的研究也同样重要[34]。对于成形性其主要检测手段可包括拉伸试验、Erichsen杯突试验等，其中通过拉伸试验可以得到材料强度、塑性等性能参数，对于接头成形性指标具有很高的借鉴意义。1.3热成形技术原理、应用及优势1.3.1热成形技术原理热成形技术最早可追溯到1977年，瑞典Plannja公司提出将该种技术应用于公司所生产刀具的刀刃上[35]，在汽车领域的最早应用，是1984年由瑞典的SAAB集团将该技术应用于汽车防撞部件。在汽车制造业飞速发展的今天，各个厂商已将热成形技术大量运用在汽车制造的多种结构中。其原理如图1.3所示，该种技术是利用金属在一定温度条件下会受热导致强度降低塑性提高的特点，对于应用很广泛的硼钢来说，将温度设定在显微组织可以完全奥氏体化的范围内，保温一定时间后，立即转移到带有冷却系统的冲压模具中定形，同时在模具中完成材料的淬火工艺，通过该过程金属内部的奥氏体会转变为马氏体，进而便得到了强度更高的超高强钢[36]。图1.3热成形技术原理Fig.1.3Principleofhotforming
【参考文献】：
期刊论文
[1]热成形超高强硼钢焊接研究进展[J]. 夏良俊,秦优琼,唐贤锋. 焊接技术. 2019(02)
[2]22MnB5超高强钢光纤激光搭接接头组织及性能研究[J]. 沈钦龙,姜超,顿亚鹏,李国彬. 热加工工艺. 2018(15)
[3]Al-Si镀层对22MnB5钢激光焊接接头组织和性能的影响[J]. 陈夏明,王晓南,孙茜,张敏,陈长军,邸洪双. 机械工程学报. 2018(06)
[4]2016年～2017年全球汽车市场发展回顾与展望[J]. 覃剑. 汽车工业研究. 2017(07)
[5]硼钢镀层对热成形激光拼焊板组织及性能的影响[J]. 陈晓莞,李芳,林文虎,金鑫,华学明. 中国激光. 2017(04)
[6]汽车用先进高强钢的发展及其在车身设计中的应用[J]. 刘超,王磊,刘杨. 特钢技术. 2012(02)
[7]高强度钢在汽车轻量化中的应用[J]. 王广勇,王刚. 汽车工艺与材料. 2011(01)
[8]车身覆盖件拼焊板冲压成形技术的研究现状及发展趋势[J]. 宋燕利,华林. 中国机械工程. 2011(01)
[9]激光焊接工艺参数对接头强度的影响[J]. 伍强,杨永强,徐兰英,叶邦彦. 机械与电子. 2010(02)
[10]“把正确的事情做对” 一汽-大众二厂生产线见闻[J]. 张炤虎. 产品可靠性报告. 2009(07)
硕士论文
[1]镀层对高强钢光纤激光焊接过程及接头性能的影响研究[D]. 张帆.上海交通大学 2015
本文编号：3451727
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同级别钢种的拉伸性能[8]
第1章绪论3图1.2激光深熔焊原理Fig.1.2Principleoflaserdeepwelding1.2.2激光焊接主要优势激光焊接作为一种新型且性能较优异的焊接手段，与传统电阻点焊等焊接方法相比显示出了较为突出的优势，主要表现在以下几个方面[17，18]：(1)能量密度高。激光束作用范围小，能量密度高，在输入功率有限的情况下，可以最大限度发挥作用。(2)易于获得较大熔深。由于能量密度较高的激光束作用，有利于穿透试样，且能量在小孔内部可以充分反射，因此提高了试样对激光束能量的吸收率，进而增大熔深，更易获得质量较好的接头。(3)接头质量好。激光束能量密度高直接导致热影响区范围窄，焊接速率快，焊缝可以在较短时间内冷却并快速结晶，这一过程会最大程度降低热影响区软化现象，提高焊缝强度使接头综合质量提高。(4)不局限于同种材料。通过大量国内外学者的试验证明，激光焊接除了可以实现同种材料焊接外，对于异种材料、多层材料、异种厚度材料均表现出较优异的性能，应用范围广。(5)易于操作。操作环境简单，与传统焊接工艺相比，激光焊在一般大气压下即可完成焊接，适用范围更广泛；且可以在试件内部完成焊接，不受空间局限，易于达成单面焊接双面成形。1.2.3激光焊接在汽车工业领域的应用1960年TheodoreHMaiman提出将激光技术应用于材料加工过程[19]，从此之后，工业界便开始探索激光焊接技术的相关领域研究。几十年的时间内，焊接工
吉林大学硕士学位论文6能会出现以下缺陷：焊缝不连续、不均匀、咬边、未焊透、未熔合、背面焊缝表面塌落过大、裂纹、夹渣和气孔等缺陷。若想实现质量好、成形性能优的接头，除了工艺参数优化外，激光焊技术对焊缝成形性的研究也同样重要[34]。对于成形性其主要检测手段可包括拉伸试验、Erichsen杯突试验等，其中通过拉伸试验可以得到材料强度、塑性等性能参数，对于接头成形性指标具有很高的借鉴意义。1.3热成形技术原理、应用及优势1.3.1热成形技术原理热成形技术最早可追溯到1977年，瑞典Plannja公司提出将该种技术应用于公司所生产刀具的刀刃上[35]，在汽车领域的最早应用，是1984年由瑞典的SAAB集团将该技术应用于汽车防撞部件。在汽车制造业飞速发展的今天，各个厂商已将热成形技术大量运用在汽车制造的多种结构中。其原理如图1.3所示，该种技术是利用金属在一定温度条件下会受热导致强度降低塑性提高的特点，对于应用很广泛的硼钢来说，将温度设定在显微组织可以完全奥氏体化的范围内，保温一定时间后，立即转移到带有冷却系统的冲压模具中定形，同时在模具中完成材料的淬火工艺，通过该过程金属内部的奥氏体会转变为马氏体，进而便得到了强度更高的超高强钢[36]。图1.3热成形技术原理Fig.1.3Principleofhotforming
【参考文献】：
期刊论文
[1]热成形超高强硼钢焊接研究进展[J]. 夏良俊,秦优琼,唐贤锋. 焊接技术. 2019(02)
[2]22MnB5超高强钢光纤激光搭接接头组织及性能研究[J]. 沈钦龙,姜超,顿亚鹏,李国彬. 热加工工艺. 2018(15)
[3]Al-Si镀层对22MnB5钢激光焊接接头组织和性能的影响[J]. 陈夏明,王晓南,孙茜,张敏,陈长军,邸洪双. 机械工程学报. 2018(06)
[4]2016年～2017年全球汽车市场发展回顾与展望[J]. 覃剑. 汽车工业研究. 2017(07)
[5]硼钢镀层对热成形激光拼焊板组织及性能的影响[J]. 陈晓莞,李芳,林文虎,金鑫,华学明. 中国激光. 2017(04)
[6]汽车用先进高强钢的发展及其在车身设计中的应用[J]. 刘超,王磊,刘杨. 特钢技术. 2012(02)
[7]高强度钢在汽车轻量化中的应用[J]. 王广勇,王刚. 汽车工艺与材料. 2011(01)
[8]车身覆盖件拼焊板冲压成形技术的研究现状及发展趋势[J]. 宋燕利,华林. 中国机械工程. 2011(01)
[9]激光焊接工艺参数对接头强度的影响[J]. 伍强,杨永强,徐兰英,叶邦彦. 机械与电子. 2010(02)
[10]“把正确的事情做对” 一汽-大众二厂生产线见闻[J]. 张炤虎. 产品可靠性报告. 2009(07)
硕士论文
[1]镀层对高强钢光纤激光焊接过程及接头性能的影响研究[D]. 张帆.上海交通大学 2015
本文编号：3451727
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