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从新能源汽车焊接过程中深度剖析激光焊接的优劣点

发布:2022-03-16 10:22作者:www.huyunjituan.com点击:882次

在国家“双碳”的政策下,新能源、轻量化和智能制造对我国汽车产业发展的重要性更加明显。在此背景下,汽车零部件装配技术发生着巨大的创新技术革新。传统焊接技术存在精度低、易变形、速度慢、材料柔韧性差等缺点,难以适应新能源智能汽车制造的发展趋势。
激光焊接工艺是一种高效、高精度、坚固、美观且非常清洁的焊接技术,它以高能量的激光密度作为热源,因此在新车能源中更为重要。 同时,激光焊接接头的疲劳失效与基体材料、焊缝结构和焊接工艺参数密切相关,已成为亟待解决的问题。下面我们从新能源汽车焊接过程中深度剖析激光焊接的优劣点:
激光技术诞生于 1960 年代。经过半个多世纪的发展,激光技术已广泛应用于航空航天、核能、海事、通信和汽车工业等诸多领域,尤其是汽车工业。作为经济的支柱,汽车行业已成为激光技术最成功的应用之一。激光焊接技术已成为汽车行业的一种常见工艺,是汽车制造过程中最重要的焊接工艺。
由于激光焊接的轻微变形,广泛应用于汽车变速器中,如:冠与换挡之间的焊接、齿条与换挡轴之间的焊接、拨叉齿轮与换挡拨叉轴之间的焊接。其中,激光焊叉的优点是重量轻、强度高、制造工艺简单可靠,按照轻量化、环保的制造理念,与传统的铸铁和铝叉相比具有明显的优势。合身:与传统的铸铁前叉相比,圆杆尺寸缩小了 50%,不仅重量更轻,而且节省了大量材料。与铝叉相比,总重量相同,单件价格仅为铝制品价格的50%左右。对经济产生重大影响。
市场失能分析流程
1 检查市场的外观
检查焊缝的形状简单而有效:它允许您检查焊缝形状的完整性和连续性、气孔中夹杂的熔渣,并首先评估焊缝缺陷的原因。检查损坏焊缝的形状表明焊缝完整,可能有泄漏。无气孔和夹渣等焊缝损坏。
2 检查焊柱截面
检查焊点是评估焊接失效原因的重要方法,可以发现焊接缺陷,例如焊缝中的缺口和孔洞。切口检测方法发现,在这种情况下,要分析的激光焊缝在焊缝金属中的切口和气孔形式上没有缺陷。
3 检查市场规模
焊缝的尺寸包括熔深和熔深。通过检查焊缝的尺寸,可以确定焊接工艺是否满足待焊零件的要求。焊缝尺寸与图纸要求的差异是造成焊缝失效的原因之一。
4 金属和硬度测试
金相测试和硬度测试旨在检查焊缝的内部结构,可用于确定焊缝结构的成分。分析金相和硬度,测试结果表明,问题轭中焊缝右侧的硬度较高;金相结果显示焊缝区有两个马氏体屏障和少量针状马氏体。高硬度和脆性很容易导致这个问题。
目前,焊接强度建模常用ANSYS、MSC等基础软件。有限元建模 (FEM) 是一种估算焊接强度的有效、准确和快速的方法。对于焊叉的元素分析(边界条件定义如图6),焊叉应力的计算最大值为2292 N / mm2,对应于初始焊接点。将零件与破裂的部分焊接在一起。元素分析结果表明,最大应力高于焊接部位的实际抗拉强度(硬度测试:焊接部位的硬度在291.3 HV和504 HV之间,抗拉强度在1000 N / mm2 和 1681 N / mm2 )。
缺陷部位的焊接检查结果表明,焊接部位有毛毡马氏体和少量针状马氏体,容易造成焊缝应力裂纹;齿轮叉总成焊接结构的CAE分析结果表明,焊接。极限应力最大值为2292 N/mm2,超过了断裂强度(1027-1681 N/mm2)。接缝最薄弱处有明显的应力集中,破损假接头的破损部位也与试验结果相符。根据本次审查,激光焊叉失效的原因是零件选材不正确,导致焊接接头设计缺陷和焊接结构设计错误导致焊接应力最大。叉子超过了材料的抗拉强度。
解决方案
根据上述分析的结果,提出了特别针对焊接裂纹问题的措施:
1)可互换前叉部件材料优化:由于碳钢焊接时产生马氏体棒,环材料由35钢改为20(低碳),叉体由35钢改为30CrMo钢。 †
2)优化焊接设计:调整焊接参数,使焊缝宽度超过6mm,增加初始焊接长度8mm,增加焊缝以降低最大焊接应力。
改变材料和焊接参数后的最终叉形元件分析表明,最大焊接应力降至683.85 N/mm2,符合设计要求。对改进的焊叉进行了台架测试,没有观察到其他焊接裂纹问题。
本文通过激光焊接断裂试验和建模,提出了一种解决焊接失效问题的技术方法,最终提出了一种结构设计和焊接检测的优化方法。得到一个参数方案。结论如下:
(1)激光焊叉电阻的元素分析结果与实际情况比较吻合,可见元素分析可以预测是否存在设计错误的风险;
(2)前叉件选材不当会造成焊接疲劳;
(3)熔深不足、焊缝长度不足导致焊缝强度不足,造成零件损坏;
(4)合理选材,优化焊缝数量、焊缝熔深和长度,解决叉形焊缝破损问题。
与传统的熔焊相比,激光焊接具有焊接速度快、效率高、热含量低、焊接质量优良等优点。激光焊接过程是一种快速且不均匀的热循环过程,具有较大的温度梯度。其影响主要表现在以下两个方面:另一方面,由于不规则的温度场,焊接接头的面积造成很大的热变形,从而导致焊缝撕裂和收缩。在使用寿命期间,直接影响焊接件的质量和性能。另一方面,在高温下焊接的结构会出现另一种残余应力,从而导致焊缝变形,而焊接结构则进入塑性状态,从而导致不可逆的变形。加速。因此,认真研究焊接结构的温度场分布,对热焊接过程有很好的了解,对后续焊接应力控制和主动控制具有重要意义。变形,例如微观结构和强度。学习。随着信息技术的飞速发展,目前国内外许多研究人员都在采用数值模拟分析方法对焊接过程中的温度场进行研究。数值模拟方法不仅可以有效降低生产成本,而且可以更彻底地模拟焊接过程,分析焊接过程中的温度范围。它被越来越多地使用。
(1) 采用数值模拟方法,建立了具有大断面形貌的DCT内板支架和花键轴的激光焊接三维数值计算模型。
(2)温度范围的模拟结果表明,焊接区温度梯度分布较大。加载时间为 2.5 秒,温度范围实际上变得稳定;激光焊接是圆形焊缝,在垂直于焊缝线的各个点处,焊缝的热循环曲线的趋势大致相同,且各点的升温速率大于降温速率。 .热应力对热应力和热应力敏感。
3、通过对焊缝的相组成进行建模,在焊缝附近形成一个区域,可以确定焊接过程中相变相的比例,即95%马氏体加5%贝氏体。焊缝金属组织中最重要的成分是马氏体,而焊缝强度高,硬度好。
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