[發明專利]提高激光拼焊板焊縫強度的激光焊接核心參數優化方法

在審

• 申請號: 202011587913.X
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112743229A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 馮志剛;伍二;韋衍杰
• 申請（專利權）人: 東風汽車集團有限公司
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 周舒蒙

本發明公開了一種提高激光拼焊板焊縫強度的激光焊接核心參數優化方法，該優化方法包括如下步驟：設計初次正交試驗方案，設定多個分別以離焦量δ和偏移量η為變化參數的拼焊試驗組；進行對應的金相試驗和焊縫杯突試驗，分析偏移量η和離焦量δ的取值對焊縫形貌、焊縫強度的影響規律；設計實施二次正交試驗方案及對應的焊縫杯突試驗，繪制平均杯突試驗值曲線，獲得杯突試驗值≥10mm時離焦量δ取值范圍和偏移量η的取值范圍。本發明的有益效果為：本發明所述方法可以大幅縮減正交試驗的輪數，不再選擇隨意設定正交試驗數據的參數，而是參考規律，在較小的范圍內設定試驗數據，采取這種方式設定試驗數據，可顯著減少后期的正交試驗的次數。

技術領域

本發明涉及焊接技術領域，具體涉及一種提高激光拼焊板焊縫強度的激光焊接核心參數優化方法。

背景技術

激光拼焊板是現代汽車業為適應汽車輕量化而發展起來的制造工藝技術。影響激光拼焊板焊縫質量(包括焊縫強度)的因素有很多，其中包括待拼焊鋼板拼焊邊的質量、拼焊過程中待拼焊鋼板間間隙控制、焊接速度、激光入射角度、激光器的功率大小、激光在待焊鋼板上的離焦量、激光焦點與焊縫中心線的偏移量等。目前，國內加工汽車沖壓用激光拼焊板過程中，激光焊接參數的調節主要通過改變激光焊接速度(一旦激光器選定激光功率一般較固定)和激光入射角度，以改變拼焊板焊縫的形貌及質量。對于不等厚激光拼焊板來說，調整這2項參數，只能解決焊縫一部分質量問題。

影響拼焊焊縫強度(焊縫質量)的另外兩個核心參數——激光在待焊鋼板上的離焦量和激光焦點與焊縫中心線的偏移量，通常是激光器(目前量產應用的都是國外的)廠家安裝調試時提前設定并固化好的，并不會讓拼焊板生產廠家所知(技術人員也無法在設備或技術說明書中查知)。但是，要解決焊縫厚板與焊縫、焊縫與薄板之間焊縫金屬過渡平順性、焊縫自身的結構最優化及焊縫微觀金屬組織的細化，從而進一步的提高焊縫強度，減小拼焊縫沖壓過程中焊縫開裂率，需要對激光在待焊鋼板上的離焦量、激光焦點與焊縫中心線的偏移量對焊縫質量的影響有更深入的研究分析，找出規律。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的不足，提供一種可大大減小正交試驗次數的提高激光拼焊板焊縫強度的激光焊接核心參數優化方法。

本發明采用的技術方案為：一種提高激光拼焊板焊縫強度的激光焊接核心參數優化方法，該優化方法包括如下步驟：

步驟一、設計初次正交試驗方案，設定多個分別以離焦量δ和偏移量η為變化參數的拼焊試驗組，拼焊測試樣板；

步驟二、對各試驗組拼焊后的測試樣板進行對應的金相試驗和焊縫杯突試驗，根據試驗結果，分析偏移量η和離焦量δ的取值對焊縫形貌、焊縫強度的影響規律；

步驟三、參考偏移量η和離焦量δ對焊縫形貌、焊縫強度的影響規律，并基于初次正交試驗對偏移量η和離焦量δ進行取值，分別以偏移量η和離焦量δ為變化參數，設計多個拼焊試驗組，實施二次正交試驗方案；

步驟四、進行與二次正交試驗方案對應的焊縫杯突試驗，根據試驗結果，繪制不同離焦量δ下對應的平均杯突試驗值曲線，以及不同偏移量η下對應的平均杯突試驗值曲線，獲得杯突試驗值≥10mm時離焦量δ取值范圍和偏移量η的取值范圍。

按上述方案，在步驟一中，各試驗組中測試樣板、激光功率、焊接速度均相同，部分試驗組以離焦量δ為變化參數，其余試驗組以偏移量η為變化參數。

按上述方案，在步驟二中，根據金相試驗結果和焊縫杯突試驗結果，分析焊縫斷面形貌好、焊縫強度高時離焦量δ和偏移量η的變化規律。

按上述方案，焊縫形貌好的判斷方法為：拼焊的厚板金屬熔化充分并填充焊縫間隙，未出現焊縫表面凸起或下凹，焊縫與兩側拼焊板之間過渡平滑。

按上述方案，在步驟三中，二次正交試驗中離焦量δ和偏移量η的取值均不超出初次正交試驗的取值范圍。