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基于激光焊接的鋁硅和鍍鋅硼鋼熱拉伸性能研究

盡管熱沖壓產(chǎn)品硬度高，但其被限制用于需要碰撞吸收的部件中，因?yàn)槠渖扉L(zhǎng)率很低。因此，當(dāng)需要將不同厚度的硼鋼板連接起來(lái)時(shí)，會(huì)使用拼焊板技術(shù)，這時(shí)鋼板可以吸收碰撞。許多研究試驗(yàn)了普通的不同類型鋼板的焊接。Anand等人評(píng)估了不同厚度IF鋼板焊接后的力學(xué)性能，Padmanabhan等人評(píng)估了焊接材料鋁和鋼的成形性。Kinsey等人使用TWB（拼焊板）完成了車體門的穩(wěn)定性試驗(yàn)和分析。

相反，關(guān)于TWB硼鋼板的研究卻很少。硼鋼板在焊接區(qū)域由于鋁硅涂層流入而力學(xué)性能下降，因此硼鋼板只能去除涂層后再焊接。這項(xiàng)研究評(píng)估了焊接硼鋼板的力學(xué)特性，在消融了鋁硅涂層后執(zhí)行焊接。拉伸性能測(cè)試用來(lái)仿真熱沖壓過(guò)程。通過(guò)不同的加工參數(shù)（如模具溫度和拱頂高度）實(shí)現(xiàn)達(dá)到合適力學(xué)性能的最優(yōu)化條件。

試驗(yàn)研究了LWB（激光焊接板）的穩(wěn)定性，通過(guò)焊接不同厚度硼鋼板以改善熱沖壓硼鋼板因伸長(zhǎng)率低而帶來(lái)的低碰撞滲透性。在焊接過(guò)程中，焊接區(qū)域的硬度和強(qiáng)度由于鋁硅涂層的流入而降低，因此根據(jù)激光燒蝕涂層的5種情況將試樣分為先淬火和后淬火，進(jìn)而評(píng)估力學(xué)性能，并且研究了拉伸性能試驗(yàn)的成形條件和合適的工具溫度。試驗(yàn)結(jié)果如下。

（1）對(duì)于模具淬火之前的拉伸試樣，試驗(yàn)2的條件能夠使硼鋼（22MnB5）呈現(xiàn)出500～600MPa的延展性強(qiáng)度和18%～25%的伸長(zhǎng)率，其中拉伸試樣的雙面都經(jīng)過(guò)激光燒蝕。其它條件下的試樣都不能用于熱沖壓組件，因?yàn)榛瘜W(xué)化合物很脆弱并且延展性較低。除了試驗(yàn)2，在焊縫區(qū)也能發(fā)現(xiàn)鋁和硅的存在。激光消融移除雙面涂層是可行的。

（2）盡管維氏硬度在模具淬火之前和淬火之后達(dá)到了相似的結(jié)果，兩面都進(jìn)行激光消融的情況能達(dá)到450～550HV的硬度，而試樣立即進(jìn)行焊接只能達(dá)到250～ 350HV。

（3）對(duì)于鋅涂層硼鋼，即使不用激光消融涂層，焊接區(qū)域的硬度步也不會(huì)于450HV。

（4）鋅涂層硼鋼在950℃加熱5min，由于接觸加熱爐內(nèi)的底面，可剝離涂層，因此需要研究更多有針對(duì)性的合適加熱和溫度條件。

刊名：Engineering Manufacture（英）

刊期：2014年第4期

作者：Min Sik Lee et al

編譯：王維