【摘 要】
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热冲压成形技术解决了高强度钢板冷成形困难、回弹大等问题,因此在汽车工业得到迅速发展和应用。Al-Si镀层能够有效避免钢板表面在加热过程中引起的脱碳和氧化,是目前应用最为广泛的热成形钢镀层技术。激光拼焊将不同强度、不同厚度的几个小零件焊接集成为一个大的毛坯,然后再冲压成所需整体部件,成为汽车轻量化、保证汽车安全、优化设计和改进制造技术的重要手段。对于带Al-Si镀层的热成形钢,激光拼焊时镀层金属尤其
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热冲压成形技术解决了高强度钢板冷成形困难、回弹大等问题,因此在汽车工业得到迅速发展和应用。Al-Si镀层能够有效避免钢板表面在加热过程中引起的脱碳和氧化,是目前应用最为广泛的热成形钢镀层技术。激光拼焊将不同强度、不同厚度的几个小零件焊接集成为一个大的毛坯,然后再冲压成所需整体部件,成为汽车轻量化、保证汽车安全、优化设计和改进制造技术的重要手段。对于带Al-Si镀层的热成形钢,激光拼焊时镀层金属尤其是Al的熔入改变了局部化学成分和平衡相,恶化了焊缝的力学性能。针对传统的镀层厚度为25~30 μm的Al-Si镀层拼焊板,目前工业上采用焊接前机械剥除接头处镀层的方法,使成本增加。本课题拟通过以薄镀层代替厚镀层,减少熔入焊缝的Al含量,提高焊缝力学性能,无需焊接前去除镀层的额外工序和设备从而降低焊接成本,为研究Al-Si镀层热成形钢的激光拼焊提供理论支撑,对促进热成形钢在汽车上的应用具有重要意义。本研究以工业上常用的抗拉强度为1500 MPa的22MnB5钢(以下称PHS1500钢)和新一代PHS2000热成形钢为研究对象,围绕以下四个关键科学问题开展研究工作:(1)镀层板激光拼焊熔池凝固和冷却过程中Al元素的扩散配分及其对相变的影响机理:通过对比镀层厚度为25 μm的拼焊板和去镀层板焊缝的组织性能,研究熔池凝固和冷却过程中Al元素对δ铁素体形成的作用机制。(2)热冲压过程中Al元素对焊缝组织演化的影响机理:利用模拟热冲压过程,以镀层厚度为25 μm的拼焊板和去镀层板为对象,研究焊缝在奥氏体化过程中δ铁素体溶解与Al元素扩散均匀化的机理。(3)Al元素含量对热成形钢在激光拼焊以及模拟热冲压过程中焊缝组织演变的作用机制:通过分析不同镀层厚度的拼焊板焊缝及其模拟热冲压后的组织性能,研究熔入焊缝的Al含量减少时铁素体的变化情况。(4)C元素含量对焊缝奥氏体化温度的影响机制:通过对比镀Al-Si PHS1500和PHS2000拼焊板在不同热处理温度下焊缝的组织性能,研究C含量较高的镀Al-Si PHS2000拼焊板焊缝的完全奥氏体化工艺。
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