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高强度钢拼焊板成形性的问题(2)

已有 2052 次阅读 2022-11-21 22:50 |系统分类: 科研笔记

上一篇文章说到，当板材成型的主应力主应变方向垂直于拼焊板焊缝的时候，如果有焊缝的软化区存在，那么焊缝所能承受的垂直方向变形量就会非常小。这一篇要说一下，当主应力主应变方向和焊缝方向相同的时候，会有什么问题。

拼焊板成形的时候，偶尔会有一些小裂纹在焊缝上以垂直于焊缝方向的形式出现。这种小裂纹严重的时候可以演化成大的裂纹，有时候则以小的缩颈形式出现。这些缺陷一般出现在应变相对比较高的区域。但并不是每个冲压件上都有这样的缺陷。也就是说它们的出现具有一定的随机性。

我们原来以为，拼焊板沿着焊缝方向的弯曲拉伸性能可能与母材的弯曲拉伸性能一样，强烈地依赖弯曲半径与板厚的比值，（R／T 比）但是实验证明，有些高强度钢拼焊板的弯曲拉伸性能指标与弯曲半径与板厚的比值（R／T）无关。

我们注意到，包含纵向焊缝的拼焊板单向拉伸试验的一个明显的特点是，在多次重复的单向拉伸试验的伸长量分布的变化范围相当大。

比如说，在一卷第三代高强钢的头部，中部和尾部，分别沿0度，90度和45度方向取样，进行九次单向拉伸试验。总伸长率的均方差是1.6 % 。而用它们焊接的五个拼焊板拉伸重复试验结果的均方差是5.7%。后者是前者的3.6倍。我们的感觉是，沿着焊缝方向每一毫米的可拉伸性指标都是不一样的，有好有坏，所以焊缝拉伸时应变的分布就是不均匀的。在相对比较弱的地方就容易出现应变峰。如果拉伸性能比较差的那些点，恰巧落在高应变区，应变峰就很容易演化成断裂。

拼焊板焊缝的可拉伸性分布的不均匀性或者随机性，决定了必有一部分相对较弱的焊缝会落在冲压件的高应变区，于是在哪些地方出现开裂的风险就比较大。

在大批大量生产中最让人头痛的是这种随机出现的缺陷. 在冲压线尾端，如果所有带裂纹的冲压件不能被及时的挑出来，那么它们就会被送去焊装线。在焊装线上使用的机械手没长眼睛，当然无法识别这些缺陷，于是带裂纹的冲压件就有很大可能被装配到车辆上，由此带来的问题是很严重的。为了解决这样的问题，冲压厂一般会把有这种风险的拼焊板冲压件先送去进行100%的人工挑选，再把没有裂纹的冲压件送到焊装线。他们当然不喜欢这种增加成本的做法.

拼焊板焊接线上每天要焊接几公里长的焊缝，各种已知或者未知的因素都可能使某些焊缝点上出现某种缺陷，这些缺陷使得该部位的可拉伸性变差。这个问题到目前为止，没有看到比较深入的研究。我们需要找出其原因并提出针对性的措施来避免缺陷。目前解决这类问题的基本思路是进行多样品的重复性实验, 找到其成形性的下限，然后使焊缝上的冲压成型的必要主应变小于这个成形性的下限，这样大批大量生产中的开裂才可以避免。

任何随机性问题背后都有其内在的物理原因, 从事制造业的工程师需要研究这些随机性问题背后的事实和逻辑，不但要知其然，更要知道所以然。