铝合金板材不同连接工艺接头强度对比研究

分别利用自冲铆接、电阻点焊、压印连接技术对AA5052铝板进行连接,通过剖面直观检测法分析接头的成形质量,利用电液伺服试验机对接头进行静力学试验,分析接头的失效形式、失效载荷以及能量吸收值。结果表明:5052电阻点焊接头的失效载荷最高,约为自冲铆接头的1.1倍、压印接头的2.5倍;自冲铆接头的能量吸收值最高,约为电阻点焊接头的1.5倍、压印接头的18.8倍。     

DP780高强钢胶接点焊的工艺优化及断裂特征分析

基于Box-Behnken Design(BBD)方法,开展DP780高强钢胶接点焊工艺试验研究,建立了工艺参数(焊接电流、焊接时间、电极压力)与响应值(能量吸收值、失效载荷)之间的多元回归方程,并通过试验验证了模型的可靠性. 结果表明,焊接电流和焊接时间对能量吸收值和失效载荷的影响均呈正相关性,而电极压力对能量吸收值和失效载荷的影响均呈负相关性,获得胶接点焊最优工艺参数为焊接电流8 kA、焊接时间150 ms、电极压力0.3 MPa,对应参数下接头的能量吸收值达到93.22 J,失效载荷达到17 688.46 N. 在静拉伸试验条件下,胶接点焊接头存在焊核拔出和界面撕裂两种接头失效形式,且前者对应着较高的能量吸收值和失效载荷,焊核拔出的断口呈现出典型的韧性断裂特征,界面撕裂的断口呈现出解理断裂为主、韧性断裂为辅的特征.     

DP590激光胶接点焊正交试验及胶层气体排出的仿真分析

以1.5 mm厚DP590钢板为试验材料,以焊接功率、焊接时间、离焦量为变量,设计三因素三水平正交试验,分析不同焊接工艺参数对接头焊接质量的影响;建立激光胶接点焊接头的Euler分析模型,提取胶层界面各个检测点压力时程曲线,分析焊接过程中空腔缺陷的形成机制;同时,采用超声波水浸聚焦入射法对DP590板材激光胶接点焊接头进行超声C扫描成像检测,借助焊点区A扫信号和C扫图像分析接头焊核区的形貌特征。结果表明,接头力学性能指标受焊接功率的影响最大,受焊接时间的影响次之,受离焦量的影响最小;仿真结果显示胶层气化后的高压气体从上、下板之间的空隙排出,还有一部分从熔池中冲出,并留下气体排出后的气化层区;结合A扫信号与C扫描图像分析,将胶接接头分为焊核区、热影响区、气化层区及胶层区,证实了激光胶接点焊过程中存在胶层气化后的气体排出现象的存在,超声检测分析与仿真结果相吻合。     

TA1纯钛点焊接头的疲劳性能分析

针对1.5 mm厚的TA1纯钛板电阻点焊接头,开展疲劳实验研究。利用超声波扫描显微镜对纯钛板点焊接头进行扫描,获得接头的C扫描图像;对接头进行拉剪实验,获得接头失效载荷;研究纯钛板点焊接头的疲劳性能,建立载荷-寿命曲线,对疲劳断口进行电镜扫描,分析疲劳裂纹扩展形式。结果表明,随着焊接电流增大,超声C扫描图像所测得的焊核直径均值随之增大,且C扫描图像可表征飞溅等焊接缺陷。载荷水平为10%、13%、30%对应的疲劳寿命平均值分别为1 753 302、261 193、8 263次。接头主要的疲劳失效模式为母材"眉状"断裂失效,裂纹源位于两板内侧焊核与母材交界的热影响区,在疲劳裂纹的稳定扩展区存在明显的塑性疲劳条带。     

DP590双相钢激光胶接点焊接头的疲劳强度分析

为对比分析DP590双相钢激光胶接点焊接头和激光点焊接头的疲劳强度,针对1.5mm厚的DP590钢板,以焊接功率、焊接时间、离焦量为变量,进行三因素三水平的激光点焊和激光胶接点焊正交实验,通过拉剪实验获得两种接头的失效载荷;应用方差分析方法辨析焊接工艺参数对两种接头焊接质量的影响程度;开展疲劳实验,建立接头的载荷-寿命曲线,并对胶接点焊接头进行疲劳断口分析。结果表明,胶接点焊接头的拉剪失效载荷和疲劳强度均大于点焊接头;对胶接点焊接头和点焊接头的力学性能影响最大的工艺参数分别是焊接功率、焊接时间;胶接点焊接头的疲劳裂纹主要起源于热影响区,疲劳裂纹扩展区存在明显的疲劳条带,瞬断区出现典型韧窝形貌。     

SPCC胶接点焊胶层气体的排出及超声C扫检测分析

制备SPCC板材电阻点焊胶接接头,并开展拉伸-剪切试验;建立胶接点焊接头的EulerLagrange分析模型,提取胶层界面各个检测点压力时程曲线,分析焊接过程中胶层受热气化过程对熔池产生的冲击;同时,采用超声波水浸聚焦入射法对SPCC板材胶接点焊接头进行超声C扫描成像检测,借助焊点区A扫信号和C扫图像分析接头焊核区的形貌特征。结果表明:胶接接头和点焊接头的抗拉强度均值分别为10 518.325 N和10 164.421 N,胶层的加入提高了点焊接头的强度;胶接点焊过程中胶层气化后的高压气体从上下板之间的空隙排出,并在焊核区周围留下气体排出后的空腔区;基于超声C扫图像特征,将胶接接头分为导电胶层区、胶层气化后的气体排出的空腔区以及熔核区,检测分析结果与仿真分析相吻合。