车用高强钢光纤激光对接焊工艺研究

论文摘要

激光焊接技术作为推进汽车轻量化技术发展的先进制造技术之一,在汽车工业中的应用已越来越广泛,逐渐成为了标准的焊接工艺。激光焊接技术应用于汽车白车身焊接,特别是对接接头的焊接,可大大提高车身的强度和刚度,增加车身的安全性；减少搭接接头中的搭接宽度,节省材料,有效降低车身重量,有利于车身的轻量化。本文分析了汽车白车身对接接头激光焊接过程中存在的难点,开展了对接间隙对车用高强钢光纤激光焊接性能的影响方面的研究,同时,进行了对接接头的激光填丝焊接工艺研究。首先,总结了激光深熔焊接和激光填丝焊接机理及其特点,阐述了激光焊接在汽车白车身焊接上的应用。分析了汽车白车身对接接头激光焊接的现状和难点,以及汽车白车身对接接头激光焊接关键技术。搭建了光纤激光深熔焊接及填丝焊接试验平台,进行了试验设备的集成通信及控制。其次,针对对接间隙对车用高强钢对接接头光纤激光焊接性能的影响进行了研究。通过正交试验获取在零间隙对接焊接时的较佳工艺参数,并在该参数下,改变对接间隙,进行单一因素焊接试验。对试验结果进行了焊后质量检测分析,包括焊缝表面形貌、焊缝截面、拉伸强度、显微硬度、金相组织等。通过试验数据的处理和分析,得出了焊缝强度符合要求时的最大对接间隙,为激光深熔焊接在汽车车身对接接头焊接上的应用与研究提供参考。最后,针对车用高强钢对接接头激光填丝焊接开展了工艺研究。通过正交试验和单一因素试验方法进行了大量工艺试验,分析了热输入量、离焦量、对接间隙、填丝材料、送丝速度等工艺参数对焊接过程的影响。对试验结果进行了拉伸强度、拉伸断口形貌、金相组织等分析。通过试验数据的处理和分析,得出了不同拉伸强度的焊缝断口形貌与焊缝截面的特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.2 汽车白车身轻量化材料
• 1.2.1 高强度钢应用现状及发展前景
• 1.2.2 其它材料应用现状及发展前景
• 1.3 激光焊接技术概述
• 1.3.1 激光焊接作用机理
• 1.3.2 激光填丝焊接
• 1.3.3 激光焊接的特点
• 1.3.4 激光焊接在车身上的应用
• 1.4 研究现状
• 1.4.1 车用高强钢激光深熔对接焊研究现状
• 1.4.2 车用高强钢激光填丝对接焊研究现状
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 白车身对接接头激光焊接工艺及关键技术分析
• 2.1 白车身激光焊接概述
• 2.2 白车身对接接头激光焊接工艺分析
• 2.2.1 白车身焊接头形式
• 2.2.2 白车身对接接头焊接特点
• 2.2.3 白车身对接接头激光焊接影响因素
• 2.2.3.1 材料参数
• 2.2.3.2 光束参数
• 2.2.3.3 工艺参数
• 2.2.3.4 填料参数
• 2.2.3.5 其它参数
• 2.3 白车身对接接头激光焊接关键技术
• 2.3.1 对接间隙控制技术
• 2.3.2 焊缝跟踪技术
• 2.3.3 焊接过程监测及控制技术
• 2.3.4 送丝稳定性控制技术
• 2.4 本章小结
• 第3章 试验条件和试验方案
• 3.1 试验材料和设备
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验设备
• 3.1.2.1 激光器及其附属设备
• 3.1.2.2 机器人
• 3.1.2.3 送丝机
• 3.2 试验结果测试过程及设备
• 3.3 试验方案
• 3.3.1 试验方案概述
• 3.3.2 试验过程
• 3.3.2.1 正交试验设计
• 3.3.2.2 单一参数试验设计
• 3.3.2.3 台车碰撞试验
• 3.4 本章小结
• 第4章 对接接头激光深熔焊接试验结果分析
• 4.1 焊缝表面形貌
• 4.2 焊缝截面形状
• 4.3 焊缝力学性能
• 4.3.1 抗拉强度
• 4.3.2 显微硬度
• 4.4 焊缝微观组织
• 4.5 车身三维零部件焊接
• 4.6 本章小结
• 第5章 对接接头光纤激光填丝焊接试验结果分析
• 5.1 对接接头光纤激光填丝焊接特点
• 5.2 焊接工艺参数的影响
• 5.2.1 热输入量的影响
• 5.2.2 离焦量的影响
• 5.2.3 对接间隙的影响
• 5.2.4 填丝材料的影响
• 5.2.5 送丝速度及方向的影响
• 5.3 焊接接头性能测试
• 5.3.1 焊接接头拉伸强度
• 5.3.2 焊接接头金相组织
• 5.4 本章小结
• 总结及展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）