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激光焊作为新兴的连接工艺,有焊接速度快、变形量小等优点,成为铝合金焊接最有前景的焊接方式,因此,激光焊接工艺也逐渐成为当前车用铝合金焊接的研究热点。本文以1.2mm厚6016-T4车用铝合金板材为研究对象,分析了焊接速度和烘烤对激光焊接接头成形性以及力学性能的影响,并进一步开展了激光焊接成形工艺和焊接接头拉伸仿真的研究。
首先,本文采用控制变量的方法,探究了在不同焊接速度下激光焊搭接接头、T型接头的熔池尺寸变化和焊缝成形情况,并通过拉伸实验分析了焊接速度对搭接接头、T型接头力学性能的影响。6016-T4铝合金板材作为可热处理强化的合金,在车身涂装的烘烤环节,焊接接头力学性能会发生改变,本文通过模拟某主机厂涂装车间烘烤时的温度变化过程,探究了烘烤对焊接接头性能的影响。结果表明:随着焊接速度的增加,熔池尺寸逐渐变小;烘烤后接头性能都有不同程度的提高,并且,在烘烤前后,搭接接头断裂失效的位置都位于焊缝边缘处,T型接头断裂失效的位置都位于焊缝处。
其次,基于有限元分析软件Simufactwelding,本文建立了激光焊接搭接接头、T型接头有限元模型,研究了不同焊接速度下激光焊搭接接头、T型接头的温度分布及焊缝成形情况,通过实验验证了激光焊接成形工艺模拟的可靠性。结果表明:随着焊接速度的增大,焊接接头热影响区分布范围逐渐减小,焊缝的熔池截面尺寸逐渐变小;仿真结果与实验结果一致,仿真过程可以反映激光焊接过程中的温度分布及焊缝成形情况。
最后,通过小尺寸试样的拉伸实验获得了焊接接头局部区域的力学性能,并求得母材、焊缝、热影响区材料的本构关系及失效参数,建立了激光焊搭接接头、T型接头拉伸仿真精细模型,根据硬度曲线对接头精细模型进行网格分区,研究了接头的失效机理;考虑到仿真的计算效率,本文建立了可用于整车碰撞仿真的接头等效模型,并分析了网格尺寸对等效模型仿真结果的影响,通过实验验证了精细模型和等效模型仿真结果的准确性。结果表明:精细模型仿真结果能较好的模拟接头拉伸的失效情况以及应力变化,等效模型仿真结果可反映接头的力学性能变化,并且不同网格尺寸对等效模型的仿真精度影响较小。
首先,本文采用控制变量的方法,探究了在不同焊接速度下激光焊搭接接头、T型接头的熔池尺寸变化和焊缝成形情况,并通过拉伸实验分析了焊接速度对搭接接头、T型接头力学性能的影响。6016-T4铝合金板材作为可热处理强化的合金,在车身涂装的烘烤环节,焊接接头力学性能会发生改变,本文通过模拟某主机厂涂装车间烘烤时的温度变化过程,探究了烘烤对焊接接头性能的影响。结果表明:随着焊接速度的增加,熔池尺寸逐渐变小;烘烤后接头性能都有不同程度的提高,并且,在烘烤前后,搭接接头断裂失效的位置都位于焊缝边缘处,T型接头断裂失效的位置都位于焊缝处。
其次,基于有限元分析软件Simufactwelding,本文建立了激光焊接搭接接头、T型接头有限元模型,研究了不同焊接速度下激光焊搭接接头、T型接头的温度分布及焊缝成形情况,通过实验验证了激光焊接成形工艺模拟的可靠性。结果表明:随着焊接速度的增大,焊接接头热影响区分布范围逐渐减小,焊缝的熔池截面尺寸逐渐变小;仿真结果与实验结果一致,仿真过程可以反映激光焊接过程中的温度分布及焊缝成形情况。
最后,通过小尺寸试样的拉伸实验获得了焊接接头局部区域的力学性能,并求得母材、焊缝、热影响区材料的本构关系及失效参数,建立了激光焊搭接接头、T型接头拉伸仿真精细模型,根据硬度曲线对接头精细模型进行网格分区,研究了接头的失效机理;考虑到仿真的计算效率,本文建立了可用于整车碰撞仿真的接头等效模型,并分析了网格尺寸对等效模型仿真结果的影响,通过实验验证了精细模型和等效模型仿真结果的准确性。结果表明:精细模型仿真结果能较好的模拟接头拉伸的失效情况以及应力变化,等效模型仿真结果可反映接头的力学性能变化,并且不同网格尺寸对等效模型的仿真精度影响较小。