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曲线焊缝拼焊板成形性能的研究

作　者: 贾毅超
导　师: 曹文杰
学　校: 河北工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 拼焊板激光焊接焊接工艺参数曲线焊缝拉伸试验数值模拟宏程序
分类号: TG456.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 43次
引　用: 1次
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内容摘要

近些年来,严重破坏的环境、日益紧缺的资源已经威胁到了人类的生存。因此,节能减排成为了人们备受关注的话题。在汽车制造领域,激光拼焊板技术是缓解这类问题的重要途径之一。使用拼焊板技术制造汽车覆盖件具有减轻汽车重量、降低油耗、节约制造成本、提高汽车性能等优点。以轿车为例,车重每减少100公斤,每升油就可多行驶1公里。可见,汽车轻量化已经成为全球汽车发展的主流趋势。与传统的直线焊缝拼焊板相比,曲线焊缝拼焊板使用起来更加灵活、优点更多。然而,正是由于焊缝的复杂且不规则,不易控制其拉深成形,从而降低了此类拼焊板的成形性能。因此,近年来拼焊板成形技术一直是国内外学术界研究的热点。在本文中,主要研究了曲线焊缝拼焊板在受到单向拉伸力的作用下的成形规律。采用脉冲激光器对实验材料进行焊接,详细研究了每个焊接工艺参数对焊接质量的影响,并设计了一组三因素三水平的正交试验,找出最佳焊接工艺参数。本次研究思路是将曲线焊缝分割成有限多个微小的直线段,即当焊缝与拉伸力方向成不同角度时,进行了单向拉伸实验研究,并总结其成形性能。结果表明,试件的成形性能与焊缝在拼焊板上的位置和焊缝与拉伸力方向的夹角有关。利用相关结论,指导曲线焊缝拼焊板的拉伸实验结果分析。曲线焊缝拼焊板的成形过程很复杂,本文针对抛物线形状的焊缝进行了单向拉伸实验的研究。实验结果表明,抛物线焊缝拼焊板的成形性能会受到焊缝形状及其所在板材上的位置的影响,并且与普通直线焊缝拼焊板相比,其自然成形性能更低。根据结论得出,曲线焊缝拼焊板成形时的破坏规律,在冲压成形过程中,还需要通过改造模具或者加设拉延筋等辅助手段,提高其成形性能。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 汽车拼焊板概述  8-10
    1.1.1 引言  8
    1.1.2 汽车拼焊板介绍  8-9
    1.1.3 拼焊板技术的优势  9-10
  1.2 汽车拼焊板技术在国内外的应用及发展趋势  10-12
    1.2.1 拼焊板技术的起源与发展  10-11
    1.2.2 拼焊板在汽车制造业中的应用  11-12
    1.2.3 国内外对拼焊板技术的研究现状及发展趋势  12
  1.3 本课题研究的意义及目的  12-14
第二章本课题研究思路及内容安排  14-17
  2.1 整体研究思路  14
  2.2 试验内容及安排  14-17
第三章拼焊板激光焊接工艺的优化  17-33
  3.1 激光焊接原理  17-18
    3.1.1 激光的特性  17
    3.1.2 激光焊接的原理  17
    3.1.3 激光焊接的特性  17-18
  3.2 激光焊接设备  18-20
    3.2.1 激光系统  18-19
    3.2.2 激光焊接夹具  19-20
  3.3 激光焊接工艺对焊接质量的影响  20-22
    3.3.1 激光焊接工艺参数  20
    3.3.2 焊接工艺参数对焊缝性能的影响  20-22
  3.4 正交试验方案  22-31
    3.4.1 激光切割工艺参数  22
    3.4.2 确定正交试验影响因素及其水平  22-27
    3.4.3 设计正交试验  27-28
    3.4.4 焊件去应力退火  28-29
    3.4.5 焊缝组织及其性能  29
    3.4.6 实验结果及数据分析  29-31
  3.5 本章小结  31-33
第四章拼焊板焊缝走向及偏移对其拉伸性能的影响  33-44
  4.1 理论基础  33-34
  4.2 制备直线焊缝拉伸试件  34-35
  4.3 拉伸试验结果及分析  35-40
    4.3.1 有关实验过程中的现象  35-36
    4.3.2 拉伸试验数据统计及分析  36-40
  4.4 拼焊板拉伸试验的数值模拟  40-42
    4.4.1 建立有限元模型  40-41
    4.4.2 施加载荷、约束条件及求解  41-42
    4.4.3 有限元模拟结果  42
  4.5 本章小结  42-44
第五章曲线焊缝拼焊板的拉伸试验  44-51
  5.1 数控工作台曲线运动的实现  44-47
    5.1.1 宏程序法  44-46
    5.1.2 图形驱动法  46-47
  5.2 制备曲线焊缝拉伸试件  47-48
  5.3 曲线焊缝试件的拉伸试验结果  48-49
  5.4 追加试验及其结果  49-50
  5.5 本章小结  50-51
第六章控制拼焊板成形的方法  51-53
  6.1 曲线焊缝拼焊板设计原则  51
  6.2 曲线焊缝拼焊板成形控制方法  51-53
第七章结论与展望  53-54
参考文献  54-57
硕士期间发表的论文及科研成果  57-58
致谢  58

曲线焊缝拼焊板成形性能的研究

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