SUS304不锈钢点焊接头的超声C扫描及力学性能研究

针对SUS304不锈钢点焊接头进行静力学和疲劳试验,采用三参数幂函数方法建立点焊接头的载荷-寿命曲线;采用超声扫描显微镜对接头点焊区域进行超声波C扫描成像,分析焊接电流对点焊熔核直径及抗拉强度的影响.结果表明:基于熔核C扫描图像的灰度值分布特征,可清晰甄别点焊接头熔核直径以及过烧、飞溅等熔核内部缺陷,实现点焊接头的无损检测;当焊接电流为8.5~10.5 k A时,点焊接头熔核直径从4.03 mm增至5.04 mm,接头抗拉强度呈先增大后减小的变化趋势,在焊接电流10.0 k A时,抗拉强度值出现拐点,接头最大抗拉强度为12.91 k N.在30%载荷水平时,点焊接头疲劳断裂形式为纽扣断裂;在20%和15%载荷水平时,基板呈眉状裂纹疲劳断裂.     

熔核尺寸与点焊工艺参数的回归模型

为了制定合理的焊接规范，保证点焊质量，采用正交试验设计法研究了点焊熔核尺寸与主要焊接参数(焊接电流、焊接时间、电极压力)之间的关系.对试验数据进行了多元线性回归，建立了熔核直径与焊接电流、焊接时间、电极压力、焊件板厚、电极直径之间的数学模型，并对熔核尺寸进行了预测.试验及预测结果表明：预测误差在1%～8%之间，具有较高的预测精度.该预测结果为电阻点焊工艺参数的选取提供了依据，对提高点焊质量有一定的意义.     

Al2O3颗粒增强铝基复合材料储能焊接头微观组织及性能

对0.3 mm厚Al2O3颗粒增强铝基复合材料薄板进行了储能点焊连接研究试验。发现其微型点焊接头由熔核区、热影响区和熔核向热影响区过渡的熔合区（线）组成。由于储能焊极短的焊接时间,大的冷却速率达到106 K/s,使得熔核组织显著细化,具有快速凝固特征。熔核中增强相Al2O3颗粒发生偏聚现象,在熔核边缘区域出现了气孔缺陷。当焊接电容C=6600μF、电压U=80 V、电极压力F=18 N时,获得较高力学性能的焊接接头。     

AZ31B镁合金电阻点焊熔核微观组织及力学性能研究

研究AZ31B镁合金材料电阻点焊过程中,由于焊接电流大小的不同,产生的熔核成形、微观组织和力学性能的特征。结果表明:较大的焊接电流可以使熔核直径、熔核高度等尺寸参数,以及有效承载面积得以显著提升;焊接接头由母材到熔核中心,其组织演变进程为平面晶—胞状晶—胞状树枝晶—等轴树枝晶;熔核内部以等轴树枝晶分布为主,晶间分布强化相;当焊接电流较大时,熔核边缘出现较为明显的软化现象,熔核内部硬度也略为降低;在熔核成形以及内部组织两方面因素作用下,较大的焊接电流可以获得更大的熔核承载面积和较高的焊点承载强度,从而提高了焊点质量。     

AA6061-T6铝薄板无针搅拌摩擦点焊接头结构及性能分析

以车身覆盖件用1.5 mm厚AA6061-T6铝薄板为研究对象,采用Box-Behnken试验设计分析了不同焊接参数对无针搅拌摩擦点焊（PFSSW）接头力学性能及断裂模式的影响规律。通过响应面方法（RSM）对PFSSW接头的拉剪性能进行优化。结果表明：焊点的金相呈现“盆形”结构,当搅拌头转速为2950 r/min、下压量为0.6 mm和停留时间为7 s时,接头的最高拉剪失效载荷为6.41 kN。PFSSW焊点断口呈现3种断裂模式。其中,焊核拔出模式下接头的平均失效载荷最高（6.26 kN）,界面分离断裂模式最低（4.89 kN）,混合断裂模式居中（5.60 kN）。     

TC4钛合金薄板储能焊接头组织与性能

采用微型储能焊机对厚度为0．2mm的TC4钛合金薄板进行了快速连接,并研究了接头组织形貌及焊接参数对接头力学性能的影响。结果表明：储能焊能够实现TC4钛合金薄板的快速凝固焊接,焊接接头由熔核和熔核向母材过渡的熔合区（线）组成。极短的焊接时间和高的冷却速率,使得熔核凝固过程具有快速凝固特征,熔核中凝固组织得到显著细化。当焊接工艺参数为电压250V、电容6600妒、电极力20N时,接头剪切强度可达601MPa。     

电阻点焊接头超声波C扫描检测分析

运用超声波扫描显微镜对点焊接头进行超声波C扫描检测,分析了不同焊接工艺条件下的C扫描图像及其演变特征,同时研究了C扫描图像各特征区域A扫描信号的变化特征;通过拉剪试验获得了接头抗拉强度、峰值位移以及能量吸收值等力学性能参数,探讨了点焊接头C扫描图像与各力学性能参数之间存在的对应关系.结果表明:超声波C扫描图像能够反映点焊接头内部形貌特征;通过A扫描信号可以甄别C扫描图像的特征区域;当供给压力为0.15 MPa时,超声波C扫描图像可以呈现飞溅、过烧等焊接缺陷;随着供给压力的增大,焊核直径逐渐增大,接头能量吸收值、峰值位移与抗拉强度等力学性能均呈现先增大后减小的变化趋势.     

Static Performance and Fracture Numerical Analysis of 301L/Q235B Dissimilar Steel Resistance Spot Welded Joints

301L/Q235B异种钢电阻点焊接头静力学性能及断裂数值分析

王昌坤1,2*,刘慧玉1,范佳斐1,左银龙3,胡立国4

（1.北京交通大学 机械与电子控制工程学院,北京 100044;2.中铁上海设计院集团有限公司,上海 200070;3.中车唐山机车车辆有限公司,唐山 063000;4.中车长春轨道客车股份有限公司,长春 130062）

摘 要：对301L-DLT/Q235B异种钢2.0 mm板不同熔核尺寸的电阻点焊拉剪试样进行静拉伸试验。用有限元软件模拟出了点焊接头的力-位移曲线,分析了点焊接头拉伸断裂过程的应力应变分布和断裂演变过程。熔核硬度高于板材和热影响区。在静拉伸载荷作用下,电阻点焊接头拉伸过程的应力、应变随位移增大呈指数关系增长,301L板加载侧熔核边缘的应力值最大。点焊接头以熔核拔出断裂失效试样的静拉伸强度和塑性变形量优于以界面断裂模,由熔核界面断裂向拔出断裂转变的搭接面临界熔核直径为7.12 mm,约5 .

关键词：301L/Q235B异种电阻点焊;静力学性能;断裂模式;有限元分析

     

2219铝合金电阻点焊的工艺研究

研究了2219铝合金点焊工艺规范,运用正交实验法探讨焊接电流大小、通电时间、电极压力三因素对焊点质量的影响,确定了合理的焊接工艺参数。采用X射线探伤、金相显微观察和力学性能测试等对焊接接头进行了分析,结果表明此工艺规范可得到性能优良的焊点,为新一代运载火箭的研制提供了可靠的试验数据。     

热冲压22MnB5硼钢中频电阻点焊接头组织及力学性能研究

对2mm热冲压22MnB5硼钢试样采用中频电阻点焊连接技术,利用合适的焊接参数开展了热冲压硼钢中频电阻点焊工艺研究.对比分析了其组织及力学性能,并对试样接头进行拉剪实验、十字拉伸实验,横截面进行了微观组织、硬度分布、断裂模式分析,初步找到热冲压硼钢中频电阻点焊不同焊接规范对焊接接头力学性能的影响规律.结果表明:合理的中频电阻点焊工艺下的焊接接头具有良好的力学性能,能满足实际生产需求.     

弹簧钢点焊缺陷及工艺措施

分析了弹簧钢电阻电焊接头常见的缺陷类型、形貌、成因及危害，提出了通过采用增大电极压力，调制焊接电流脉冲和随机多脉冲回火热处理等工艺措施可获得优质点焊接头，为钢质弹性件的以焊代铆提供了依据     

弹簧钢点焊熔核温度场的有限元模型

在充分考虑接触电阻、液态熔核温度、相变潜热等因素对点焊熔核温度场影响的条件下 ,建立了 65Mn弹簧钢点焊熔核温度场的有限元模型。利用该模型可以系统地研究弹簧钢的点焊热过程 ,为正确选择点焊工艺参数提供了理论依据 ,并可进一步实现弹簧钢点焊接头组织及性能的数值预测。验证表明 ,理论计算与实测结果吻合得较好。     

基于正交试验设计的铝/钢激光深熔点焊参数优化

通过激光匙孔点焊技术实现铝与钢的焊接. 通过正交试验方法对铝/钢进行激光匙孔点焊试验,研究时间、功率和离焦量对接头力学性能的影响程度. 结果表明,激光功率对铝/钢激光匙孔点焊接头的力学性能影响最大,离焦量次之,焊接时间影响最少,最优参数为激光功率2.85 kW、离焦量22 mm、持续时间3 s,拉伸载荷达到1470 N. 焊缝处生成锥形熔化区,界面处无裂纹,生成包含Fe₃Al、FeAl和FeAl₂等金属间化合物(IMCs),最大显微硬度(HV)达到810.     

几种稀土钨电极焊接5A62铝合金的工艺性能

为了寻求替代钍钨电极的节能环保、焊接性能优异的电极,针对多元稀土钨、钍钨、铈钨3种电极进行了烧损性能测试,并进行了钨极惰性气体(tungsten inert gas,TIG)保护焊实验,结果表明:钍钨电极的抗烧损性能最差,多元电极略优于铈钨电极;焊缝接头的熔深和熔宽与焊接电流和焊接速度等焊接参数有关;采用多元稀土钨电极焊接后,在100~180 A的焊接电流下熔宽均小于铈钨电极和钍钨电极的熔宽;通过比较分析铈钨电极和多元电极焊接接头的显微组织、硬度曲线分布、扫描断口和力学拉伸实验结果,发现多元稀土钨电极的焊接接头力学性能和焊缝成型优于钍钨和铈钨电极,从而可替代钍钨和铈钨电极进行铝合金焊接.     

某型发动机外涵机匣点焊缺陷原因分析

针对某型发动机外场使用中因点焊缺陷导致外涵机匣被撕开的故障,采用截面金相检查方法,对点焊熔核的位置、大小等进行分析;通过列举点焊缺陷的影响因素,结合实际故障,确定了点焊缺陷的主要影响因素;设计了故障模拟试验验证,查找了外涵机匣被撕开的根本原因.结果表明:电极磨损、上下电极不对中心及电极与零件接触产生电流分流等因素综合作用导致了焊点熔核偏移或未焊合.     

铝-铝板和铝-镀锌钢板的电阻点焊研究

用电阻点焊方法实现了铝合金+铝合金薄板、铝合金+镀锌钢薄板在同种工艺参数下的有效连焊.通过对焊接接头进行力学性能、显微硬度、金相组织、界面成分的观察和测试,分析点焊接头形成机理和存在的各种质量问题,同种工艺下铝-铝接头与铝-镀锌钢接头相比,熔核尺寸较小,强度却大很多,从铝-铝点焊接头金相组织的观察可以看出焊缝和热影响区存在裂纹、未熔合、未完全融合、未焊透、夹渣和气孔等缺陷,而铝-镀锌钢接头中存在的缺陷较少.     

Cu对铝/钢异种金属电阻点焊接头组织及性能的影响

研究了Cu对铝/钢异种金属电阻点焊的影响。结果表明,铝/钢接头具有熔-钎焊的特点,主要由熔核区和铝/钢界面区组成。熔核区主要为α-Al固溶体;界面区主要由Fe_2Al_5层和Fe_4Al_(13)层组成,是接头最薄弱的区域。Cu对界面区微观组织及接头力学性能具有明显的影响。随着纯Cu中间层厚度(0、50、100μm)增加,界面区宽度减小,接头拉剪力提高。这主要归因于Cu抑制了Al-Fe金属间化合物生长,改善铝/钢界面区的综合力学性能。因此,采用纯Cu中间层是提高铝/钢电阻点焊接头力学性能的有效途径。     

TA2钨极氩弧焊焊接工艺的优化

为了研究TA2钨极氩弧焊的最佳工艺参数,采用自动TIG焊对厚度为5 mm的TA2试板进行了焊接实验.焊后对焊接接头进行了拉伸实验和硬度实验,并对焊接接头的显微组织和拉伸断口进行了观察.结果表明,在焊接电流为170 A、焊接速度为2.0 mm/s的最优参数条件下,焊接接头的抗拉强度为598.3 MPa,断后伸长率为26.7%,断面收缩率为38.5%,焊缝硬度为209 HB,热影响区硬度为182 HB.适宜的焊接工艺参数能够减少焊接接头中马氏体和魏氏组织的产生,并提高焊接接头的强度和塑性.     

铸铁等离子焊接组织与性能

采用等离子熔焊,能量密度相对集中,焊接效率高,选用热收缩率较低的材料可显著提高铸铁的焊接强度。研究通过铸铁粉末等离子熔焊进行灰铸铁的焊接,探究不同电流对焊缝组织和性能的影响,通过扫描电镜分析焊缝组织,XRD表征焊缝相组成,显微硬度分析焊缝部分的硬度,拉伸试验测试焊接接头的拉强度。结果表明:焊缝区显微组织由马氏体、珠光体、残余奥氏体和少量二次碳化物组成,电流的提高增加了焊缝区珠光体含量和结合区宽度,但稀释率也增加,当电流为110A时,稀释率达到最高值32.89%。焊接电流100A时,接头的抗拉强度最高213MPa,稀释率14.7%,较高的珠光体含量5.34%,是最优的工艺参数。     

异质材料点焊过程电热耦合数值分析

以异质材料低碳钢与纯镍电阻点焊为例建立了电阻点焊熔核形成过程的电热耦合有限差分模型。提出了异质金属点焊过程导电,传热耦合作的模拟方法、接触电阻分析方法和析热机制处理方法。试验验证表明,数值模拟与试验结果吻合良好,为异质点焊基础理论研究提供了一种有效的分析手段。