高強度鋼電弧點焊接頭的強度分析

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高強度鋼電弧點焊接頭的強度分析

為了提高汽車車身的耐撞性和實現車身結構的輕量化，車身上高強度鋼板的使用日益增多。然而，點焊接頭的拉伸強度卻在材料強度超過780MPa時開始下降。電弧點焊或激光焊接經常被應用于焊接一些特殊部分，且采用單邊焊接方法。電弧點焊焊接又稱為塞焊，部分已經被應用于車輛組裝過程中。電弧點焊一般應用在封閉結構的某一部位，如中心支柱的頂部或底部，這是因為普通點焊無法焊接到其封閉結構的焊接部位。通常情況下，兩片鋼板通過單邊進行電弧點焊焊接，焊接前對處于上面的鋼板進行鉆孔。

當電弧點焊應用于980MPa高強度鋼板以提高連接處的結合強度時，得到了以下的試驗結果。①電弧點焊的橫拉伸強度相對于點焊接頭的橫拉伸強度在適當的焊接條件下時（如熱量的輸入以及板材孔徑的選擇），前者的橫拉伸強度是后者的2倍。②除了電弧點焊接頭焊接金屬的直徑外，焊接接頭晶間腐蝕的高度也在改進電弧點焊的橫拉伸強度上起著很重要的作用。

在試驗過程中，使用冷金屬轉移（CMT）設備作為焊接電源，該設備由福尼斯公司提供，在供電時具有低熱量輸入的特點。該電源能很好地應用于厚度約為1mm的鋼板，同時，鋼板無燒穿。在應用于1.2mm厚度的980MPa鋼板中時，電弧點焊在490MPa焊接等級時得到如下結果。①在滿足焊接條件下焊點的橫拉伸強度從2～10kN，且只有在直徑小于5mm以及焊接速度在6.2m/min以上時能得到最大的橫拉伸強度。②在直徑5mm同樣結構下，自動點焊（ASW）焊點的最大橫拉伸強度為9kN，點焊（SW）焊點的最大橫拉伸強度為5kN。③通過研磨多余的焊接腐蝕，ASW焊點的橫拉伸強度從8kN降低到4kN，在同等斷裂直徑的情況下其小于SW焊點的橫拉伸強度。④有限元分析表明，在ASW焊點上，最大的線應變受焊接材料的幾何形狀和焊接腐蝕高度的影響。

Eiji Furusako et al. SAE 2014-01-0786.

編譯：王一瀏