[发明专利]一种钢/铝激光焊接的工艺优化方法

说明书

本发明公开了一种钢/铝激光焊接的工艺优化方法，采用有限元分析软件SYSWELD对钢/铝激光焊接过程进行模拟仿真，获得了钢/铝异种金属激光焊接温度场分布云图、熔深及熔宽。利用田口实验‑响应面法建立起各个激光工艺参数与熔深和熔宽之间的映射关系，从而对不同工艺参数下熔深和熔宽进行预测，在综合考虑焊缝成形性良好的条件下得到理想的焊缝熔深，进而得到较优的激光焊接工艺参数，本发明应用于钢/铝激光焊接工艺参数的选取，克服了钢/铝激光焊接工艺参数必须凭借工人丰富的经验和大量的实验来选取的困难，进而节省了大量的时间和耗材，使工艺参数的选择更加简单可靠，提高了生产效率，节约了生产成本。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种钢/铝激光焊接的工艺优化方法。

背景技术

车身的轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用，是提高汽车燃油经济性、降低有害排放最为有效的手段之一。而钢/铝混合材料车身采取材料替换与结构改进相结合的方法，完全符合车身轻量化的发展技术路线。但是其应用目前还处于起步阶段，钢/铝激光焊接是一个极其复杂的过程，目前对于钢/铝焊接质量的评定没有统一的规定，并且衡量焊缝质量的参数有很多，熔深和熔宽等都是衡量焊缝质量的重要参数，然而各个工艺参数对熔深和熔宽又有着极其重要的影响，但是钢/铝激光焊接过程中很难同时直接给出工艺参数与熔深和熔宽之间的关系，所以就大大增加了钢/铝激光焊接工艺制定的难度。

因此有必要通过计算机技术来优化钢/铝激光焊接的工艺，提高焊接质量。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种焊接效率高效的钢/铝激光焊接的工艺优化方法，本方法基于计算机仿真分析，采用田口试验-响应面法方法与数值模拟技术相结合，实现了优化过程的自动化及效率，节省试验成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案是一种钢/铝激光焊接的工艺优化方法，其特征在于：采用有限元分析和田口试验-响应面法的结合得到钢铝激光焊接的熔池熔深和熔宽的预测模型，得到的多项式回归方程用来预测不同条件下钢/铝激光焊接的熔池熔深和熔宽，具体包括以下步骤：

(1)选用L₁₆(4⁵)正交表设计试验方案，并以熔池熔深和熔宽为指标，选取激光功率、焊接速度、离焦量和保护气体流量焊接工艺参数为影响因素；

(2)利用步骤(1)中的正交表进行实验模拟，采用有限元分析软件SYSWELD进行不同工艺参数条件下的钢/铝激光焊接的模拟仿真，计算焊缝的熔深和熔宽，记录结果数据；

(3)利用步骤(2)所得的实验数据，采用响应面法建立起激光工艺参数和熔池熔深、熔宽之间的多项式方程；

(4)利用步骤(3)建立的多项式方程进行钢/铝激光焊接熔深、熔宽的预测，从而指导并优化焊接工艺参数。

进一步设置是步骤(3)所述的多项式方程采用以下激光焊接工艺参数：焊接功率1300～1400w、焊接速度25～40mm/s、离焦量-2～1mm、保护气体流量25～40min/L。

此外，进一步地，步骤(1)所述的钢/铝激光焊接正交实验中各工艺参数在常用的工艺范围之内。

进一步地，步骤(2)所述的钢/铝激光焊接的模拟仿真所采用的工艺参数及范围与步骤(1)所述一致。

进一步地，步骤(3)所述的激光工艺参数和熔池熔深、熔宽之间的多项式方程需经方差检验，该方程显著，具有统计意义。