几种Fe-C系汽车材料大功率CO2激光深熔焊接工艺研究

论文摘要

本文利用大功率CO2激光器,采用目前先进的激光焊接方法——单光束对焊、双光束焊接、填丝焊及激光-MIG复合焊,分别研究了Fe-C系汽车材料,包括:薄钢板（车身镀锌钢板和裸板）、厚钢板（后桥桥壳钢板）、齿轮材料的激光焊接工艺、焊缝组织和性能;试验分析了锌层对镀锌钢板激光焊接的影响;初步研究了激光填丝焊焊接机理;尝试探索出一种快速激光焊接工艺参数优化试验方法;全面研究了变速箱一速齿轮“热后焊”的工艺可行性;成功地将激光焊接技术用于重型卡车驾驶室顶盖小批量试制。另外,利用钢平衡及非平衡原始组织,研究了在激光快速加热条件下奥氏体组织转变机理,并初步对焊接温度场进行了数值模拟和试验对比分析。通过铸铁刹车蹄片激光熔凝处理技术应用研究及“交钥匙”项目实施,探索了国内激光加工技术开发应用研究中所遇到的实际问题和解决方法。理论研究结果表明:在激光-MIG复合焊接中,接头形状、接头间隙及MIG参数变化对焊缝形状、焊缝喉厚及焊接静强度有影响。激光填丝焊焊接机理与激光对接焊不同,而与激光-MIG复合焊接机理如出一辙。利用单块钢板（裸板和镀锌板）可模拟各种激光焊接方法并快速优化工艺。实际应用结果表明:卡车变型车大型车身覆盖件的激光焊接试制技术可行,配以适合的三维柔性激光焊接卡具,激光焊接可用于卡车变型车车身覆盖件的小批量生产中。渗碳过程中通过焊口渗碳保护,可在变速箱一速齿轮渗碳热处理后实现激光焊接,并满足使用要求。激光处理技术解决了CA1092刹车蹄片硬度长期达不到图纸要求的难题。激光处理刹车蹄片较现生产蹄片耐磨性提高3倍以上。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 激光焊接工艺技术特点、现状及发展趋势
• 1.1.1 激光焊接工艺技术及特点
• 1.1.2 激光焊接现状
• 1.1.3 激光焊接发展趋势
• 1.2 激光焊接及其它激光加工技术在汽车工业中的应用
• 1.2.1 国外汽车工业应用发展现状
• 1.2.2 国内汽车工业应用发展概况
• 1.3 激光焊接技术用于汽车工业面临的主要问题
• 1.3.1 工艺参数优化
• 1.3.2 先进工艺方法研究
• 1.3.3 性能预测及质量控制
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 激光焊接过程的相关理论研究
• 2.1 引言
• 2.2 激光加热过程的组织转变
• 2.2.1 材料与试验方法
• 2.2.2 试验结果
• 2.2.3 分析与讨论
• 2.2.4 结论
• 2.3 激光焊接过程温度场数值模拟
• 2.3.1 试验材料、设备和分析软件
• 2.3.2 激光焊接有限元模型的建立
• 2.3.3 温度场有限元模型计算结果的分析
• 2.3.4 结论
• 2.4 本章小结
• 第三章 车身板材激光焊接工艺及应用研究
• 3.1 车身钢板激光焊接工艺研究
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 试验材料、设备及方法
• 3.1.3 试验结果与分析
• 3.1.4 结论
• 3.2 卡车驾驶室顶盖激光焊接应用研究
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 试验材料、设备及方法
• 3.2.3 钢板激光焊接试验结果与分析
• 3.2.4 驾驶室顶盖激光焊接可行性分析
• 3.2.5 驾驶室顶盖激光焊接试制方案
• 3.2.6 驾驶室顶盖激光焊接夹具
• 3.2.7 驾驶室顶盖激光焊接试制
• 3.2.8 结论
• 3.3 本章小结
• 第四章 后桥钢板激光-MIG复合焊接研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验材料、设备及方法
• 4.3 试验结果与分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 变速箱齿轮激光焊接工艺研究
• 5.1 引言
• 5.2 试验条件与方法
• 5.2.1 试验材料
• 5.2.2 试验设备
• 5.2.3 试验方法
• 5.3 激光焊接工艺参数试验
• 5.3.1 防渗碳试验
• 5.3.2 激光焊接工艺参数试验
• 5.3.3 焊缝成形性试验研究
• 5.4 焊缝组织、缺陷及焊接性能
• 5.4.1 焊缝接头组织
• 5.4.2 焊接缺陷
• 5.4.3 焊缝硬度
• 5.4.4 拉伸试验
• 5.4.5 扭转试验
• 5.4.6 焊接变形
• 5.5 变速箱齿轮激光焊接工艺应用
• 5.5.1 激光焊接工艺的实施
• 5.5.2 齿轮激光焊接产品的工艺流程
• 5.6 本章小结
• 第六章 刹车蹄片激光表面熔凝处理及应用
• 6.1 引言
• 6.2 刹车蹄片激光处理工艺试验
• 6.2.1 前、后刹车蹄片激光处理硬度
• 6.2.2 前、后刹车蹄片激光处理组织
• 6.3 摩擦磨损模拟对比试验
• 6.4 道路行车试验
• 6.4.1 目的
• 6.4.2 试验方案
• 6.4.3 拆检结果及试验数据对比及分析
• 6.4.4 行车试验结果
• 6.5 刹车蹄片激光处理系统研制
• 6.5.1 激光加工机系统方案设计
• 6.5.2 导光系统设计及制造
• 6.5.3 数控接口设计及安装
• 6.5.4 刹车蹄片激光处理系统调试及投产
• 6.6 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 附录