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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，因為其伸長率很低。因此，當需要將不同厚度的硼鋼板連接起來時，會使用拼焊板技術，這時鋼板可以吸收碰撞。許多研究試驗了普通的不同類型鋼板的焊接。Anand等人評估了不同厚度IF鋼板焊接后的力學性能，Padmanabhan等人評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)定性試驗和分析。

相反，關于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性能下降，因此硼鋼板只能去除涂層后再焊接。這項研究評估了焊接硼鋼板的力學特性，在消融了鋁硅涂層后執(zhí)行焊接。拉伸性能測試用來仿真熱沖壓過程。通過不同的加工參數(shù)（如模具溫度和拱頂高度）實現(xiàn)達到合適力學性能的最優(yōu)化條件。

試驗研究了LWB（激光焊接板）的穩(wěn)定性，通過焊接不同厚度硼鋼板以改善熱沖壓硼鋼板因伸長率低而帶來的低碰撞滲透性。在焊接過程中，焊接區(qū)域的硬度和強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，進而評估力學性能，并且研究了拉伸性能試驗的成形條件和合適的工具溫度。試驗結果如下。

（1）對于模具淬火之前的拉伸試樣，試驗2的條件能夠使硼鋼（22MnB5）呈現(xiàn)出500～600MPa的延展性強度和18%～25%的伸長率，其中拉伸試樣的雙面都經(jīng)過激光燒蝕。其它條件下的試樣都不能用于熱沖壓組件，因為化學化合物很脆弱并且延展性較低。除了試驗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到了相似的結果，兩面都進行激光消融的情況能達到450～550HV的硬度，而試樣立即進行焊接只能達到250～ 350HV。

（3）對于鋅涂層硼鋼，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