一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法技术

本发明专利技术涉及一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法，包括以下步骤：步骤1：对选定的铝合金材料进行激光拼焊焊接工艺实验；步骤2：对所述步骤1中的铝合金拼焊板的焊接接头进行成形性能测试；步骤3：对铝合金拼焊板的成形性能进行数值模拟，对比所述步骤2中的测试结果，得出测试与模拟的成形极限；步骤4：根据铝合金焊板成形性能试验结果，确定焊接效果良好的激光焊接参数。本发明专利技术的有益效果是：通过对铝合金焊板进行单向拉伸测试、断口SEM测试、杯突测试以及对杯突成形过程进行数值模拟，对焊接接头的质量、焊缝对拼焊板整体成形性能的影响作出具体的分析及评定，获得质量优良的拼焊板冲压零件。

A laser tailor welding process for aluminum alloy sheet

The invention relates to a laser welding process of aluminum alloy sheet, which includes the following steps: Step 1: the experiment of laser welding and welding of the selected aluminum alloy material; step 2: test the forming performance of the welding joint of the aluminum alloy welding plate in the step 1; step 3: the forming property of the aluminum alloy tailor welded plate The numerical simulation is carried out and the forming limit of the test and simulation is obtained by comparing the test results in step 2. Step 4: according to the test result of the forming performance of the aluminum alloy welding plate, the laser welding parameters with good welding effect are determined. The beneficial effects of the invention are: through the unidirectional tensile test, the fracture SEM test, the cup process test and the numerical simulation of the forming process of the cup process, the quality of the welded joint and the influence of the weld on the overall forming performance of the tailor welded plate are analyzed and evaluated, and the quality of the tailor welded blanks is obtained. Press the parts.

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法
本专利技术涉及铝合金薄板的激光拼焊
，尤其涉及一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法。
技术介绍
传统生产过程中一般采用分离成形，即先将坯料利用不同设备冲压成若干单个零件，然后再点焊或铆焊成整件零件。这种方法提高了材料在选择上的灵活性，但是在生产中容易产生焊接变形和焊接残余应力，整体刚度不好，难以保证质量，同时模具和冲压设备数量增加，加工装配成本也随之增大。为了改善零件的整体质量和性能，整体成形方法被采用，但是整个部件选材受到约束，材料成本提高的同时又增加了车身重量，已基本被放弃。为了减轻车重，提高车身质量、降低生产成本，一种集合分离成形和整体成形方法优势的新型生产方式——拼焊板成形技术应运而生。拼焊板工艺将是汽车工业中最具有应用前景的工艺技术之一，美国、日本以及西欧等发达国家早就知晓这一点，并大量投入生产拼焊板零部件。伴随板料成形技术的不断进步，焊接工艺和金属加工技术飞速发展。对于铝合金材料的焊接技术虽然有了迅猛的发展，但是与低碳钢、低合金钢相比，铝合金自身的特点使其焊接工作仍然要困难很多。从当前的研究与应用情况来看，激光拼焊板作为一项高新技术在汽车制造领域中已经表现出了绝对的优势。可以预见，伴随加工技术的发展以及汽车制造水平的更高要求，激光拼焊板技术将在汽车行业中获得更充分、更广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：提供了一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法，包括以下步骤：步骤1：对选定的铝合金材料进行激光拼焊焊接工艺实验；步骤2：对所述步骤1中的铝合金拼焊板的焊接接头进行成形性能测试；步骤3：对铝合金拼焊板的成形性能进行数值模拟，对比所述步骤2中的测试结果，得出测试与模拟的成形极限；步骤4：根据铝合金焊板成形性能试验结果，确定焊接效果良好的激光焊接参数。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述步骤1的具体步骤为，步骤1.1：针对选定的铝合金材料的化学成分和焊接特性，调整选择激光焊接工艺参数；步骤1.2：对比所述步骤1.1中的激光焊接工艺参数与焊缝形状参数，确定焊接效果良好的激光焊接工艺参数的范围；步骤1.3：对焊接效果良好的铝合金拼焊板的焊接接头进行金相组织分析；步骤1.4：对焊接效果良好的铝合金拼焊板的焊接接头进行显微硬度实验。进一步，所述步骤1.1中的激光焊接工艺参数包括激光功率、焊接速度和离焦量。进一步，所述步骤1.2中的焊缝形状参数包括熔宽和熔深。进一步，所述步骤2的具体步骤为，步骤2.1：对焊接效果良好的铝合金拼焊板进行单向拉伸试验；步骤2.2：对焊接效果良好的铝合金拼焊板进行杯突试验。进一步，所述步骤2.1中的单向拉伸试验的具体方法为，针对不同激光焊接工艺参数的铝合金拼焊板试样进行单向拉伸测试，并对铝合金拼焊板试样的断口形貌进行SEM测试，对比分析结果，研究焊缝对铝合金拼焊板成形性的影响。进一步，所述单向拉伸测试中的铝合金拼焊板试样的焊缝位于中心位置、并垂直于拉伸方向。进一步，所述步骤2.2中的杯突试验的具体方法为，针对不同激光焊接工艺参数的铝合金拼焊板试样进行杯突试验，然后与母材的杯突试验结果进行对比，研究焊缝对铝合金拼焊板成形性的影响。进一步，所述步骤4中的激光焊接参数包括焊接效果良好的激光焊接工艺参数范围、焊接机头的微组情况数据以及硬度分布数据。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过对铝合金焊板进行单向拉伸测试、断口SEM测试、杯突测试以及对杯突成形过程进行数值模拟，对焊接接头的质量、焊缝对拼焊板整体成形性能的影响作出具体的分析及评定，为制定适用、可靠的激光焊接工艺提供有效的数据支持，获得质量优良的拼焊板冲压零件。附图说明图1为本专利技术的一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法的流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。下面将结合附图对本实施例提供的一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法进行详细描述。如图1所示，一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法，包括以下步骤：步骤1：对选定的铝合金材料进行激光拼焊焊接工艺实验；步骤2：对所述步骤1中的铝合金拼焊板的焊接接头进行成形性能测试；步骤3：对铝合金拼焊板的成形性能进行数值模拟，对比所述步骤2中的测试结果，得出测试与模拟的成形极限；步骤4：根据铝合金焊板成形性能试验结果，确定焊接效果良好的激光焊接参数。本专利技术采用英国GSI公司JK2003SM型Nd:YAG固体激光器激光焊机进行激光焊接试验。本专利技术选定的铝合金材料为1mm厚的6061铝合金。进一步的，所述步骤1的具体步骤为，步骤1.1：针对选定的铝合金材料的化学成分和焊接特性，调整选择激光焊接工艺参数；步骤1.2：对比所述步骤1.1中的激光焊接工艺参数与焊缝形状参数，确定焊接效果良好的激光焊接工艺参数的范围；步骤1.3：对焊接效果良好的铝合金拼焊板的焊接接头进行金相组织分析；步骤1.4：对焊接效果良好的铝合金拼焊板的焊接接头进行显微硬度实验。所述步骤1.1中的激光焊接工艺参数包括激光功率、焊接速度和离焦量。所述步骤1.2中的焊缝形状参数包括熔宽和熔深。所述步骤1.4中的显微硬度实验采用HMV-2T型显微硬度计(日本岛津)对拼焊板焊缝及其周围区域进行显微硬度测试。铝合金激光拼焊板焊接接头显微硬度测试结果显示，焊缝中心存在的晶体形态均为等轴晶，大小较为均匀，且比母材组织晶粒细小，致密度高。热影响区不是很明显，在熔合线附近临近焊缝区域，存在少量沿散热方向生长的柱状晶和胞状树枝晶，从熔合线附近的热影响区过渡到焊缝中心过程中，晶粒尺寸变得越来越小。铝合金激光拼焊板焊接接头显微硬度测试结果显示，焊接接头硬度值总体与母材相差不大，焊缝中心硬度与母材相当，在熔合区硬度会稍有降低，过渡到母材的过程中，硬度值随之增大，直到达到母材硬度值。进一步的，所述步骤2的具体步骤为，步骤2.1：对焊接效果良好的铝合金拼焊板进行单向拉伸试验；步骤2.2：对焊接效果良好的铝合金拼焊板进行杯突试验。所述步骤2.1中的单向拉伸试验的具体方法为，针对不同激光焊接工艺参数的铝合金拼焊板试样进行单向拉伸测试，并对铝合金拼焊板试样的断口形貌进行SEM测试，对比分析结果，研究焊缝对铝合金拼焊板成形性的影响。SEM测试即断口扫描测试。所述单向拉伸测试中的铝合金拼焊板试样的焊缝位于中心位置、并垂直于拉伸方向。本专利技术在WDW-100型微机控制电子式万能试验机上进行单向拉伸试验，根据GB/T16825对试验机进行检验，优于1级准确度，引伸计准确度符合GB/T1216要求。所述步骤2.2中的杯突试验的具体方法为，采用GB4156-84标准的金属杯突试验方法，检测拼焊板的胀形拉深变形性能。针对不同激光焊接工艺参数的铝合金拼焊板试样进行杯突试验，然后与母材的杯突试验结果进行对比，研究焊缝对铝合金拼焊板成形性的影响。所述步骤4中的激光焊接参数包括焊接效果良好的激光焊接工艺参数范围、焊接机头的微组情况数据以及硬度分布数据。所述步骤3中采用DYNAFORM软件对铝合金母材及激光拼焊板进行数值模拟(有限元模拟)，试验建模时简化坯料模型，忽略焊缝类型，只考虑焊缝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对选定的铝合金材料进行激光拼焊焊接工艺实验；步骤2：对所述步骤1中的铝合金拼焊板的焊接接头进行成形性能测试；步骤3：对铝合金拼焊板的成形性能进行数值模拟，对比所述步骤2中的测试结果，得出测试与模拟的成形极限；步骤4：根据铝合金焊板成形性能试验结果，确定焊接效果良好的激光焊接参数。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对选定的铝合金材料进行激光拼焊焊接工艺实验；步骤2：对所述步骤1中的铝合金拼焊板的焊接接头进行成形性能测试；步骤3：对铝合金拼焊板的成形性能进行数值模拟，对比所述步骤2中的测试结果，得出测试与模拟的成形极限；步骤4：根据铝合金焊板成形性能试验结果，确定焊接效果良好的激光焊接参数。2.根据权利要求1所述一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法，其特征在于：所述步骤1的具体步骤为，步骤1.1：针对选定的铝合金材料的化学成分和焊接特性，调整选择激光焊接工艺参数；步骤1.2：对比所述步骤1.1中的激光焊接工艺参数与焊缝形状参数，确定焊接效果良好的激光焊接工艺参数的范围；步骤1.3：对焊接效果良好的铝合金拼焊板的焊接接头进行金相组织分析；步骤1.4：对焊接效果良好的铝合金拼焊板的焊接接头进行显微硬度实验。3.根据权利要求2所述一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法，其特征在于：所述步骤1.1中的激光焊接工艺参数包括激光功率、焊接速度和离焦量。4.根据权利要求2所述一种铝合金薄板激光拼焊工艺方法，其特征在于：所述步骤1.2中的焊缝形状参数包括熔宽和熔深。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘栋，尹传军，
申请(专利权)人：武汉捷众汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42