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基于CAE技術(shù)的異種材料冷金屬過渡焊接性能分析

由于全球?qū)ζ嚾加徒?jīng)濟(jì)性及排放的要求更加嚴(yán)格，以及對(duì)汽車車身防撞性能要求的提升，因此汽車結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。改善汽車燃油經(jīng)濟(jì)性就需要輕質(zhì)車身，然而輕質(zhì)車身又與提高防撞性能的目標(biāo)相矛盾。因此，采用鋁合金與高強(qiáng)度鋼的混合材料結(jié)構(gòu)日益流行起來。為了使鋁合金與高強(qiáng)度鋼不僅能夠容易連接，而且能夠量產(chǎn)，采用了焊接、釬焊、機(jī)械連接等連接技術(shù)，其中機(jī)械連接主要包括緊固件連接、鉚接、螺紋連接等。

鋁合金與鋼的焊接存在很多問題，主要是因?yàn)樗鼈冊(cè)诨瘜W(xué)、機(jī)械以及物理性能等方面存在差異。冷金屬過渡焊接（CMT）的過程屬于氣體金屬弧焊（GMAW）工藝范疇。相比于常規(guī)的GMAW，CMT則通過熔滴脫離形式來減少熱量的輸入。該焊接過程非常適合焊接相對(duì)較薄的金屬板（厚度為0.2～2.5mm）。使用CMT代替?zhèn)鹘y(tǒng)的GMAW為焊接不同金屬提供了可能，并且提高了焊接質(zhì)量與效率。相對(duì)于傳統(tǒng)的GMAW，CMT可以減少焊接過程中的飛濺，這樣既可以減少清潔的工作量，同時(shí)也能減少返工件的數(shù)量。

研究了CMT中各種焊接接頭的建模方法，同時(shí)對(duì)搭接樣件進(jìn)行了測(cè)試，并與模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明了模擬的可靠性，即焊接接頭建模技術(shù)合理。

N. A. Kulkarni et al. SAE 2014-28-0017.

編譯：王一瀏