基于激光焊接技术的高强度钢焊接接头应变研究

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基于激光焊接技术的高强度钢焊接接头应变研究

汽车行业利用激光焊接技术可生产具有耐冲击性且轻质的部件（如先进高强度钢AHSS）。但是，由于母材和焊缝的成形性不同，因此在对不同AHSS坯料进行冲压时会出现一些问题。此外，由于焊接过程中熔融区和热影响区的存在，焊接件不同区域会出现不同的力学性能，因此为了便于优化生产不同AHSS坯料的激光焊接参数，且保证焊接件在冲压工艺中的成形性，需要对焊接接头的局部力学性能进行评估。利用激光焊接技术对高强度钢（热冲压硼钢、22MnB5钢和双相钢）进行对接焊接，并对焊接接头进行冲压，以研究焊接件和受热影响的基底材料的力学性能。采用数字图像相关方法（基于数字图像处理和数值计算的光学测量方法）研究激光焊接接头的力学性能。在标准拉伸试验过程中，从焊接板上加工出沙漏型试样,以使材料在焊接过程中变形量更大，并将焊接件沿着最小横截面且垂直于负荷的方向放置。从焊接试样的上下表面获取变形的数字图像。利用2个数字照相机（Pixelink A781使用分辨率为3000×2208像素的CMOS（互补金属氧化物半导体）传感器，同时配备1:1的远心透镜，而尼康D7000采用分辨率为4928×3264像素的CMOS传感器，且配备长为60mm的微距镜头，在不同放大倍数下，研究焊接接头的整体和局部变化。数字图像相关方法中的图像相关处理算法是基于低阶形状函数对图像子集的位移场进行建模的方法，易于降低位移梯度和应变奇异点。因此，需要调整图像相关处理算法的参数，以精确获得接头处的位移梯度和奇异点。采用后处理策略调整数字图像相关方法的参数，旨在优化数字图像相关方法的功能，以更好地获得激光焊接产生的应变梯度。根据数字图像相关方法获得的不同焊接接头表面的应变分布表明，在冲压过程中，双相钢产生的塑性变形最大，而22MnB5钢比双相钢具有更好的力学性能且变形小。

刊名：Procedia Engineering（英）

刊期：2015年第109期

作者：Giovanni Battista Broggiato et al

编译：赵唤