铂电阻传感器引线与不等直径异质多股导线连接新技术及焊接装置

目的开发一种能实现多股导线与微细丝稳定、可靠连接的新方法及相关装置。方法选用直径为0.2mm、材料为镍丝的铂电阻引线与直径约0.5 mm、材料为铜丝的多股导线进行实验,分别用常规电阻钎焊方法和本研究提出的精密电阻钎焊方法进行焊接。开展焊接工艺实验,研究工艺参数对焊接成形的影响,并获得优化工艺参数;用精密拉伸实验机对采用不同方法和不同工艺参数获得的焊接接头进行拉剪力测试,研究焊接方法和工艺条件对接头拉剪力的影响规律,对不同条件下获得的焊接接头的微观组织结构进行分析,研究其与工艺的相关性。结果采用常规焊接方法得到的焊接接头,平均抗拉力为21 N,强度系数为84%,但缺陷过多,成形差。采用精密电阻钎焊方法得到的焊接接头,平均抗拉力为23 N,强度系数为92%,表面成形及性能均达到要求。结论提出的精密电阻钎焊方法,操作简单,焊接质量稳定,焊接效率高,实现了铂电阻引线和多股导线的良好连接。     

工艺参数对Al-Mg异种金属搅拌摩擦焊-钎焊复合焊接接头力学性能的影响

目的研究工艺参数对Al-Mg异种金属搅拌摩擦焊-钎焊复合焊接接头力学性能的影响。方法采用搅拌摩擦焊-钎焊方法,在不同焊接工艺参数下焊接2A12-T4铝合金和AZ31镁合金。结果当焊接速度为23.5mm/min、旋转速度为375 r/min时,焊接接头的抗拉剪力达到最大,为5.5 kN,比搅拌摩擦焊接头的最大抗拉剪力的5.0 kN提高了10%。结论搅拌摩擦焊-钎焊复合焊接的工艺参数会显著影响铝/镁异种金属接头力学性能,通过优化工艺参数能够获得力学性能优异的铝/镁异种金属焊接接头。复合焊接接头的抗拉剪力随着焊接速度的增大呈现先增大后减小的趋势。     

SiCp/Al复合材料电阻点焊剪切断口形貌

为了优化SiC p/Al复合材料电阻点焊工艺参数,采用不同焊接电流和焊接时间对SiCp/Al复合材料进行了电阻点焊连接,对接头进行了剪切强度试验,用扫描电镜对不同的点焊剪切断口进行微观形貌分析.结果表明:最优的焊接电流和时间匹配值为焊接电流I=14.6 kA,焊接时间t=0.2 s,配合电极压力F=2 500 N点焊,熔核直径适中,接头拉剪力可达1 693 N;撕开后的焊点断口两侧分别呈规则的圆凸台和圆孔状,呈纽扣型断裂,接头成型良好.当焊接电流和时间的匹配值小于最优参数时,点焊接头只有少量的点形成冶金结合,呈结合面断裂,焊接强度较低;当焊接电流和时间的匹配值大于最优参数时,点焊接头易过热,断口上出现气孔、裂纹、电极粘附烧蚀缺陷,接头强度降低.     

Ti/Al异种金属微电阻点焊接头力学性能及显微组织

目的 对0.2 mm厚的TC4和2A12薄板进行微电阻点焊研究,并确定最佳工艺参数。方法 通过测量接头剪切强度以及观察接头横截面形貌,研究工艺参数对接头拉剪力的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)对点焊接头的连接特征及断裂行为进行深入研究,借助金相显微镜对接头微观组织进行分析。结果 焊接时间对接头的抗拉剪力没有显著影响,当焊接电流为4.2 kA,电极压力为110 N,焊接时间为10 ms时,取得最大剪切强度125.82 N。接头有两种断裂方式,分别为沿熔核中心断裂和纽扣状断裂。沿熔核中心断裂的断口呈现脆性断裂的特征,钮扣状断裂的断口熔核中心处呈韧性断裂特征,其热影响区呈脆性断裂特征。结论 实现了Ti/Al薄板的微电阻点焊,并通过改变工艺参数获得良好的剪切性能。观察焊缝的显微组织发现,远离熔核中心、靠近铝母材侧的区域,由于铝侧母材散热较好,组织为等轴晶以及细小的柱状晶,晶粒较小。靠近熔核中心的区域为组织较为粗大的柱状枝晶。     

电极压力对WC-10Co/RM80异种金属精密电阻焊接头质量的影响

目的 研究不同电极压力下硬质合金/钢电阻点焊接头力学性能和显微组织的变化规律,探究其影响机理。方法 在不同电极压力条件下,对WC-10Co硬质合金扇形粒子与RM80高强度钢带进行异种金属电阻焊接试验。通过电子拉剪试验机进行剪力试验,检测焊接接头的力学性能,采用钨灯丝扫描电镜与场发射扫描电镜观察焊接接头的组织与形貌,使用能谱仪分析接头元素的分布情况。结果 在不同电极压力下,焊接接头外观形貌良好,焊渣挤出量大致相同。当电极压力由110 N增大至140 N时,平均接头剪断力起伏不大,数值大小稳定,当电极压力为120 N时,平均接头剪断力达到最大值(1 367.36 N)。继续增大电极压力,平均接头剪断力显著下降,数值离散程度增大。结论 当电极压力较小时,γ固溶体填充了由凝固收缩现象产生的缩孔,降低了冷却过程中产生的应力,且此时W固溶体相尺寸较小,分布均匀,故焊接接头强度较稳定。当电极压力逐渐增大时,W固溶体相尺寸也随之增大,产生较大的应力集中,平均接头剪断力因此显著下降。当电极压力达到最大180 N时,会因电极压力过大而导致电阻减小,热输入功率反而比电极压力160 N时的热输入功率小。     

铝/镁搅拌摩擦焊-钎焊焊接接头微观组织结构

目的研究不同工艺参数下钎料Zn的添加对Al/Mg异种金属搅拌摩擦焊-钎焊焊接接头组织和性能的影响。方法以厚度为0.05 mm的纯Zn作为钎料,对3 mm厚的2A12-T4态铝合金和4 mm厚的AZ31变形镁合金,进行搅拌摩擦焊-钎焊的复合焊接,分析锌夹层的添加对接头微观组织与力学性能的影响。结果当添加Zn中间层时,接头钎焊区缓解了拉伸断裂趋势,在焊接速度为23.5 mm/min,旋转速度为375 r/min时,接头抗拉剪力达到5.5 k N,复合焊接接头的钎焊焊缝由搭接区、固相扩散区、钎焊区组成。结论钎料的添加有效阻止了Al-Mg系金属间化合物的形成。     

DP590双相钢点焊接头的正交试验及超声检测分析

对DP590双相钢点焊接头进行正交试验,研究不同工艺因素对点焊接头失效载荷和焊核直径的影响,确定最优点焊工艺参数,并探讨点焊接头压痕深度的超声测量方法.采用超声波水浸聚焦入射法对1.5 mm厚的DP590双相钢点焊接头进行超声C扫描,获得接头焊核直径,利用超声A扫信号,计算点焊接头压痕深度,并与实际测量结果对比.研究表明:焊接参数对DP590点焊接头的失效载荷与焊核直径的显著性影响一致,从大到小依次为焊接电流、焊接时间、电极压力;DP590点焊接头最优的焊接工艺参数为:焊接时间70 ms,焊接电流15.0 k A,电极压力6.5 k N,在此参数下接头的抗拉强度为9 521.4 N;超声A扫信号计算得到的点焊接头表面压痕率与实际压痕率的误差在2.5%~9.7%,超声计算所得压痕深度与实际测量压痕率较为接近.     

储能缝焊工艺对304不锈钢接头性能的影响

为研究电容储能缝焊工艺对304不锈钢接头性能的影响规律,对0.5 mm厚304不锈钢板进行了缝焊工艺实验,通过接头拉剪力检测和金相显微组织观察,对比了不同焊接速度、充电电容和放电频率下的缝焊接头组织特点,并分析了各工艺参数对接头拉剪力、熔核宽度、焊缝重叠量和焊透率的影响.结果表明:储能焊焊缝中心晶粒细小,熔合区为柱状晶,重叠部位晶粒粗大,接头组织呈现不均匀性,随着充电电容的增大晶粒变得更细密,组织不均匀程度显著降低,焊接速度和放电频率增大导致晶粒组织粗化并出现缩孔缺陷,提高电极压力可克服缩孔并使组织趋向均匀;充电电容对接头拉剪力的影响较小,焊接速度、充电电压、放电频率和电极压力调到一个合适值后,继续增大参数值对接头拉剪力影响很小;焊接速度的增大引起焊缝熔核宽度和重叠量急剧下降,充电电压增大引起焊缝焊透率下降过多,导致飞溅、过烧、毛刺等焊接缺陷的产生.因此,304不锈钢储能缝焊应采用低的焊接速度、较小的充电电压和较高的电极压力。     

蜂窝与K418B高温合金电阻定位焊工艺研究

目的 获得蜂窝电阻定位焊的最佳工艺参数并提高焊接接头的力学性能。方法 通过正交试验法,对15 mm×10 mm×4.2 mm的GH3536蜂窝和15 mm×10 mm×2.5 mm的K418B基板进行系列电阻焊实验,主要的焊接工艺控制参数包括焊接电流、焊接时间和焊接压力。对焊接接头进行了抗拉强度测试,系统分析了工艺参数对接头力学性能的影响;通过光学显微镜和扫描电镜（SEM）对拉伸试样的断口形貌和失效形式进行了观测;采用电镜配套的能谱（EDS）探头对焊接接头的界面元素进行了分析。结果 GH3536蜂窝与K418B基板定位焊系列接头的最高平均抗拉载荷为123.76 N。接头界面处的K418B基板为细小等轴晶组织。基板与蜂窝之间存在宽度约2μm的界面层,其成分与基板相近。接头断口焊合区面积随电流的增大而增大,且在高电流下焊合区焊痕呈蝴蝶状分布。结论 在电阻定位焊工艺参数中,焊接电流对接头强度的影响最为显著,其次为焊接压力,焊接时间的影响程度相对较弱。得到的最优参数组合如下：焊接时间为2ms,焊接电流为4.5 kA,焊接压力为17.5 N。在该参数下能够获得最高的接头平均抗拉载荷（123.76...     

汽车车身 6061 铝合金电阻点焊工艺优化

目的优化6061铝合金电阻点焊工艺参数。方法采用正交实验对2 mm厚6061铝合金薄板进行对接,并进行了方差分析和性能测试。结果当选取方差最优方案,即电流22 k A、电极压力0.15 MPa、焊接时间15个周波这组焊接参数时,接头抗拉力为5.444 k N,较正交实验最大值提高了25.5%。而选取电流22 k A、电极压力0.20 MPa、焊接时间11个周波的焊接参数时,接头抗拉力最大,为6.262 k N,较正交实验最大值提高了44.35%。结论 6061铝合金最佳焊接参数为:电流22 k A、电极压力0.20 MPa、焊接时间11个周波。     

基于响应面法的5052铝合金搅拌摩擦焊接工艺参数研究

目的 建立搅拌摩擦焊接工艺参数与焊接接头抗拉强度之间关系的响应曲面模型,并依此模型研究焊接工艺参数变化对接头抗拉强度所产生的影响,得到最佳工艺参数,提高焊接接头强度。方法 以5052-H112铝合金为研究对象,基于响应面法优化设计试验方法,以转速、焊接速度、轴肩压入深度为因素,焊接接头的抗拉强度为响应值设计试验,建立对应的响应函数与回归模型,对模型进行方差分析,根据模型得到最佳工艺参数值,并与试验结果作比较。结果 成功建立了响应模型,在分析模型和试验验证后发现,在选定的工艺参数范围内,当转速为737 r/min、焊接速度为60 mm/min、轴肩压入深度为0.3 mm时,接头抗拉强度达到最优值227 MPa。结论 通过响应面分析得到,转速和焊接速度对抗拉强度的影响最大,且两者交互作用显著,在给定范围内随着转速和焊接速度的提高,抗拉强度增大至峰值后下降,轴肩压入深度单独对接头抗拉强度的影响较小,其与转速交互影响显著。通过响应曲面法优化后的焊接工艺参数明显提高了5052-H112铝合金搅拌摩擦焊焊接头抗拉强度。     

Effects of welding parameters on the characteristics of magnesium alloy joint welded by resistance spot welding with cover plates

Magnesium alloy AZ31B sheets were welded using the technique of resistance spot welding with cover plates. The effects of welding parameters on the characteristics of the joint were investigated. The joint with larger nugget and higher tensile shear load was obtained under relatively low welding current condition. Enhancing electrode force and extending down-sloping time are effective for inhibiting pores formation and increasing the tensile shear strength of the joint under corresponding welding conditions. The results reveal that the technique is feasible to weld magnesium alloy.     

Study on cold metal transfer welding–brazing of titanium to copper

3 mm Pure titanium TA2 was joined to 3 mm pure copper T2 by Cold Metal Transfer (CMT) welding–brazing process in the form of butt joint with a 1.2 mm diameter ERCuNiAl copper wire. The welding–brazing joint between Ti and Cu base metals is composed of Cu–Cu welding joint and Cu–Ti brazing joint. Cu–Cu welding joint can be formed between the Cu weld metal and the Cu groove surface, and the Cu–Ti brazing interface can be formed between Cu weld metal and Ti groove surface. The microstructure and the intermetallic compounds distribution were observed and analyzed in details. Interfacial reaction layers of brazing joint were composed of Ti₂Cu, TiCu and AlCu₂Ti. Furthermore, crystallization behavior of welding joint and bonding mechanism of brazing interfacial reaction were also discussed. The effects of wire feed speed and groove angle on the joint features and mechanical properties of the joints were investigated. Three different fracture modes were observed: at the Cu interface, the Ti interface, and the Cu heat affected zone (HAZ). The joints fractured at the Cu HAZ had higher tensile load than the others. The lower tensile load fractured at the Cu interface or Ti interface was attributed to the weaker bonding degree at the Cu interface or Ti interface.     

GH4145激光点焊工艺及接头性能研究

目的研究不同工艺参数下高温合金的微激光点焊接头性能。方法利用Nd:YAG激光器对厚度为0.23 mm和0.13 mm的GH4145进行搭接点焊,利用微型拉伸机、金相显微镜、硬度计对接头的物理性能进行测试,并观察组织结构。结果脉宽长度为6.0 ms,输出功率百分比为20%(输出功率16 W)时,最大拉伸剪切力为178.59 N,靠近焊点中心位置两边测试点硬度分别达到HV517和HV506。结论接头表面熔化尺寸、焊接接头的拉伸剪切力和硬度随着激光功率的增大而增大,增大到一定值时停止变化,不同参数下达到不同的最大值,组织无明显规律变化。近表面处出现等轴晶,表面以下至熔合线的显微组织为树状晶。通过激光搭接点焊将两片GH4145连接,接头处拉伸剪切力、硬度均低于母材,功率增大有助于提高接头的抗拉强度。     

Study on quality of resistance spot welded aluminum alloys under various electrode pressures

The electrode force is one of the main parameters in resistance spot welding (RSW). It is very important to guarantee the quality of aluminum alloys and determine whether the electrode pressure is stable or adjustable in the welding process. With the drive set of a servo-motor, we conduct the RSW tests and tensile shear tests on the 5052 aluminum alloy sheets. Results of these tests show that all variable pressure curves are suitable for spot welding, and all have their own rules in affecting the tensile strength of the spot welded joints.