基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)鋼-鋁激光焊工藝優(yōu)化及組織性能研究.pdf

1、在現(xiàn)有鋼質(zhì)車身骨架結(jié)構(gòu)上，應(yīng)用部分鋁材替代鋼材，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)組合實(shí)現(xiàn)一體化承載，充分發(fā)揮鋁合金板材在減重及強(qiáng)度、剛度等方面的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化已成為實(shí)現(xiàn)車身輕量化的主要方法，由于鋼/鋁兩種金屬之間的固溶度低，晶體結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性能差異明顯，極易反應(yīng)生成Fe/Al脆性金屬間化合物，嚴(yán)重影響焊接接頭的力學(xué)性能，因此用常規(guī)的方法較難實(shí)現(xiàn)鋼/鋁異種金屬的優(yōu)質(zhì)高效連接，激光焊成為鋼/鋁連接的重要方法。
　　 實(shí)現(xiàn)鋼/鋁優(yōu)質(zhì)高效

2、連接，需抑制或減少Fe/Al脆性金屬間化合物產(chǎn)生，而優(yōu)化激光焊接工藝，使鋁熔化，鋼母材不熔化或少量熔化是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，本文作者以此為目標(biāo)，選擇汽車車身用鍍鋅鋼與6016鋁合金為研究對(duì)象，利用數(shù)值模擬技術(shù)研究了不同工藝參數(shù)條件下的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布，探索了基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化激光焊工藝參數(shù)的方法，開(kāi)展了鋼/鋁激光搭接焊試驗(yàn)，利用臥式金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射、微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)等手段對(duì)優(yōu)化工藝條件下焊接接頭各區(qū)域的金相組織、斷

3、口形貌、界面元素分布、主要物相與接頭力學(xué)性能進(jìn)行研究，研究結(jié)果期望為多材料車身結(jié)構(gòu)激光焊的推廣應(yīng)用提供理論指導(dǎo)與技術(shù)支持。
　　 建立了鋼/鋁激光焊溫度場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算模型，采用ANSYS自帶的APDL語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)表面高斯熱源的連續(xù)照射，基于鋼/鋁激光焊的溫度場(chǎng)計(jì)算，獲得了不同工藝參數(shù)條件下的熔深，獲得了不同工藝參數(shù)條件下溫度場(chǎng)的分布規(guī)律，通過(guò)熱電偶同步測(cè)溫實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了溫度場(chǎng)模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性。
　　 依據(jù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論，

4、設(shè)計(jì)正交模擬實(shí)驗(yàn)，利用不同工藝參數(shù)組合下的焊接熔深數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練計(jì)算，建立了激光焊條件下焊接功率、焊接速度、離焦量與焊接熔深之間的非線性映射關(guān)系，仿真預(yù)測(cè)了各種工藝參數(shù)條件下的焊接熔深。
　　 在溫度場(chǎng)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過(guò)間接耦合的方法得到了最佳工藝參數(shù)條件下的應(yīng)力場(chǎng)分布，應(yīng)用ANSYS通用后處理器中的路徑評(píng)定方法得到了沿焊縫路徑上的橫向、縱向和等效應(yīng)力隨時(shí)間的變化規(guī)律，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果驗(yàn)證了焊接

5、應(yīng)力主要集中在焊縫區(qū)。
　　 基于數(shù)值模擬優(yōu)化計(jì)算，采用光纖激光器，在優(yōu)化的焊接工藝參數(shù)條件下進(jìn)行了6016鋁合金/鍍鋅鋼激光焊的驗(yàn)證試驗(yàn)，利用臥式金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射、微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)等手段對(duì)優(yōu)化工藝條件下焊接接頭各區(qū)域的金相組織、斷口形貌、界面元素分布、主要物相與接頭力學(xué)性能進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)當(dāng)焊接功率P=2500W，焊接速度V=45mm/s，離焦量f=0mm時(shí)，焊縫成形性良好，無(wú)明顯裂紋、氣孔等缺陷，鋼/鋁焊