不锈钢单侧磁控电阻点焊工艺研究

为提高单侧焊接接头的质量,减少焊接缺陷,基于传统双侧轴向磁化装置,设计了一种适用于单侧电阻点焊设备的单侧径向充磁磁控装置。通过与传统电阻点焊进行对比性实验,研究了传统焊点与单侧磁控焊点随焊接电流的变化规律,揭示了单侧磁控电阻点焊装置对焊点熔核形貌、熔核尺寸、微观组织、力学性能等方面的作用机制及改善效果,验证了单侧磁控电阻点焊工艺的可行性。     

异种铝合金电阻点焊接头全场残余应力研究

基于仪器化压入试验和有限元理论,建立考虑接头微区力学性能的热-电-力耦合的异种铝合金电阻点焊有限元模型,并用该模型模拟5083与7N01铝合金电阻点焊接头截面上的整体残余应力场分布。用金相显微镜、硬度测试仪和全释放应变法获得点焊接头的熔核形貌、硬度分布及上下表面的残余应力,探讨点焊前后微区力学性能变化对接头残余应力大小及分布的影响。试验结果表明,5083与7N01铝合金进行电阻点焊后,熔核和热影响区材料发生软化,其硬度和流动应力与7N01母材相比明显降低。模拟结果表明,接头微区力学性能变化对残余应力分布规律的影响较小,对残余应力的峰值影响较大,熔核处于三向拉应力状态且熔核心部的残余应力最大。考虑微区力学性能的有限元模型计算得到的残余应力与试验测试结果一致,证明模型的有效性。     

轨道车辆部件5083铝合金电阻点焊工艺研究

本文采用2mm+2mm重叠接头形式的5083铝合金板材进行电阻点焊焊接工艺试验,通过宏观金相试验、焊核剥离试验、熔合尺寸确定及剪拉力测试对不同工艺参数下获得的试样进行焊核成形质量和力学性能分析,运用正交方案确定了3段电流为29KA、32KA、25KA;锻压时序-100ms;焊接压力6.5KN为最佳参数,且满足EN 15085-3设计规定中对焊核尺寸及剪拉力值的要求。     

铝合金点焊过程的铜铝合金化研究

观测了LF2铝合金电阻点焊初期至达到电极寿命时焊点表面及Cr—Zr—Cu电极端面宏观形貌的连续变化过程。采用扫描电子显微镜(SEM)，对机加工状态及抛光处理的电极在点焊铝合金后进行了电极端面背散射分析，对机加工状态的电极在点焊铝合金后又进行了电极端面横向及纵向线扫描分析。采用X射线衍射仪，对沿电极轴向的3个不同电极端面进行了X射线衍射物相分析。结果表明，点焊初期，焊点表面即出现局部熔化及电极端面出现明显凹凸不平，电极端面的形貌及其尺寸发生变化，焊点表面成形质量恶化，电极端面加工状态对电极端面铜铝合金化影响不大，点焊过程电极端面存在较多铝，发生了铜铝合金化反应，合金化产物主要是铜铝金属间化合物(CuAl2)。     

铝合金电阻点焊碲铬铜电极的寿命研究

针对传统铝合金电阻点焊电极易点蚀,导致生产效率低下以及焊点质量不稳定等问题,开发了一种由碲铬铜合金制备的电阻点焊铜电极。通过对比研究碲铬铜电极与传统铬锆铜电极,得到焊点的熔核直径、焊接接头的拉剪力、电极与板材间的接触电阻等随着焊接次数的变化规律,结合激光共聚焦显微镜分析证明了碲铬铜电极相较于传统铬锆铜电极具有更长的电极寿命,最终通过铝铜金属间化合物的生长揭示了电极寿命延长的原因。     

以NiCr合金为中间层电阻点焊钛与不锈钢接头的组织与剪切力

以100μm厚的NiCr合金为中间层对TA1钛板与SUS304不锈钢板进行电阻点焊,观察并分析了接头的组织特征,研究了焊接工艺参数对接头熔核尺寸和剪切力的影响。结果表明:在熔核区外侧界面处的近钛侧形成了厚约50μm的由α-Ti和Ti_2Ni组成的反应物层;在熔核与钛之间存在厚约15μm的由α-Ti和TiFe组成的反应物层,与不锈钢之间存在厚约7μm的由TiFe_2和铁组成的反应物层,熔核中部主要由TiFe和TiFe_2混合物组成;接头熔核直径随焊接电流的增大和焊接时间的延长而增大,随电极压力的增大而稍微下降;接头剪切力随焊接电流和电极压力的增大以及焊接时间的延长呈先增大后下降的趋势;剪切试验后,接头均在结合界面处撕裂。     

铁道车辆铝合金车体电阻点焊缺陷分析及预防措施

介绍了电阻点焊的基本原理及铁道车辆用A5083、A6N01、A7N01等铝合金材料的焊接特性和点焊工艺。分析了气孔、熔核偏移、熔核不足、飞溅、电极粘附、表面凹坑等常见焊接缺陷产生的原因。针对具体情况,从控制焊接电流、电极形状、压力、许用间隙和焊前清理等方面,制定了铝合金电阻点焊缺陷的预防措施。     

铝合金电阻点焊多信息融合与质量分类

采用分布式多传感器同步采集系统实现铝合金点焊质量实时监测,并利用LABVIEW图形化语言编制相关数据处理软件。研究发现：焊点内喷溅与点焊电压和电极位移信号波形“下榻”现象相关联;电极压力所产生的高频脉冲强度和持续时间与内喷溅强弱有关,三种特征信息根据内喷溅严重程度,同时发生或个别出现。所提取的9种特征信息能够反映点焊质量,信噪比高,可为实现铝合金点焊质量分类奠定基础。采用主成分分析可进一步实现信息融合和数据压缩,点焊质量判断准确率达98 %。     

TRIP钢板电阻点焊接头的疲劳性能

分别对TRIP800钢板母材、点焊接头进行疲劳试验,获得了载荷与疲劳寿命曲线,并对其显微组织、硬度、疲劳寿命和疲劳断口形貌进行了研究。结果表明:点焊接头的熔核区组织为板条状马氏体,热影响区为马氏体、铁素体及高温回火贝氏体组织,与母材的有较大差异;熔核区和热影响区的硬度比母材的高;TRIP钢点焊接头缺口效应严重以及大量脆性马氏体组织的存在,使得点焊接头的疲劳寿命明显降低,只有母材的1/10左右;母材的疲劳源均位于试样外表面的缺陷处;而由于缺口应力集中作用,点焊接头的疲劳源位于缺口附近的微观缺陷处,夹杂物的存在仍然是裂纹萌生的主要原因;母材的疲劳扩展区表现为韧性断裂,点焊接头表现为脆性断裂,瞬断区都表现为脆性断裂。     

铝合金电阻点焊中电极点蚀对焊接质量的影响

采用有限元和物理模拟方法,考察了铝合金AA5182电阻点焊过程中电极点蚀对焊接质量的影响。结果表明:当电极尖端点蚀面积增加时,电极与试件界面上的实际接触面积基本不变,而试件与试件界面上的接触面积显著增加,电流密度大大减小,形成熔核的厚度和直径都减小。物理模拟试验所得熔核的形状和尺寸与有限元法预测结果符合很好。物理模拟和数值模拟都表明,点蚀孔直径为5.0mm时,只能形成厚度十分有限的环状熔核。研究揭示:电极尖端点蚀导致被连接试件之间的接触面积增大是其影响焊接质量的主要原因之一。     

铝合金点焊拉剪接头疲劳性能及寿命分析

研究了铝合金AA5754点焊拉剪接头的疲劳性能,获得了不同厚度试件的载荷寿命曲线。研究了铝合金焊点的疲劳失效模式,讨论了焊点疲劳裂纹的扩展形式,并测量了裂纹扩展路径与点焊熔核界面之间的角度。分析了点焊拉剪试件在同时承受I型和II型载荷时,疲劳裂纹的扩展方向,并与测量值进行了比较。利用疲劳破坏后沿铝板厚度方向的实际裂纹长度修正了裂纹尖端的局部应力强度因子,提出了评价焊点寿命的疲劳参量K(i),并对试验数据进行了分析比较。结果证明K(i)可以有效关联试件尺寸效应和焊点疲劳寿命,能够用于预测焊点疲劳寿命。     

铜箔种类和厚度对钛/钢电阻点焊接头组织和性能的影响

以不同种类、不同厚度铜箔作为过渡层材料,对TC4钛合金和304不锈钢薄板进行电阻点焊,研究了铜箔种类和厚度对接头组织和性能的影响.结果表明:纯铜箔过渡层焊接接头的抗剪强度明显高于铜合金箔过渡层焊接接头的,且T4铜箔过渡层焊接接头的抗剪强度最高;随着T4铜箔厚度增大,接头反应区宽度减小,中间过渡区宽度增大,熔合区钛-铁金...     

电极深冷处理与铝合金点焊的铜铝合金化

进行了铝合金点焊电极的深冷处理实验，测试了深冷处理电极性能。分别对深冷处理电极和未深冷处理电极进行了铝合金点焊电极寿命试验，观测了铝合金点焊过程电极端面及焊点表面宏观形貌。在达到未深冷处理电极寿命时，测试了深冷处理和未深冷处理电极端面的显微硬度，采用X射线衍射方法对深冷处理和未深冷处理电极端面进行了分析。研究结果表明，深冷处理改善了电极的导电、导热等性能，使电极端面产热减少，降低了铝合金点焊过程的铜铝合金化倾向，提高了点焊过程深冷处理电极端面和焊点表面质量。     

密封胶对差厚不锈钢板电阻点焊接头的影响

以板厚差异明显（板厚比接近7∶1）的301L不锈钢板组合为研究对象,系统研究了密封胶对电阻点焊可焊性、熔核形貌、力学性能和生产因素的影响规律。研究结果表明,密封胶受热分解过程可以改变电流密度分布,进而影响熔核直径和熔透深度,使得可接受电流范围发生变化。此外,密封胶的引入对焊点间距设计基本无影响,对板材间隙尺寸也表现出较好的容忍度。     

铝合金焊点疲劳性能及其影响因素分析

研究了铝合金AA5754和AA6111-T4焊点的疲劳性能,获得了不同厚度及试件类型的焊点疲劳数据;研究了试件类型不同时焊点的疲劳失效模式,讨论了焊点疲劳裂纹的扩展形式;分析了铝合金焊点疲劳寿命的影响因素。结果表明:焊点疲劳失效模式主要有两种,分别是母材“眉状”裂纹断裂和焊点熔核界面断裂;母材对焊点疲劳寿命影响不大;循环载荷比对焊点寿命有一定的影响,增大载荷比导致焊点疲劳寿命略有下降;试件类型对焊点寿命有很大的影响,应在设计中避免焊点承受剥离载荷。     

铝合金逆变点焊过程中预压阶段的有限元分析

预压接触分柝是进行点焊过程热电分析的基础,根据弹塑性理论和接触理论,针对点焊接头的几何特点和载荷加载特点建立了点焊预压阶段的轴对称有限元分析模型,并对预压接触行为进行数值模拟,分析了电极压力对预压接触行为的影响规律.     

S32101双相不锈钢焊接接头的组织性能研究

本文研究了双相不锈钢材料S32101采用手工电弧焊焊接接头的金相组织、力学性能和抗晶间腐蚀性能。结果表明,采用多层多道焊接,焊接电压为22~25V,焊接电流为100~110A,线能量27~30 k J/cm,控制层间温度在150℃左右可使焊接接头获得合理相比例的奥氏体和铁素体组织,保证焊接接头具有良好的力学性能和抗晶间腐蚀能力。     

Al-Cu合金片对钢/铝异种金属激光-MIG复合焊接头组织和性能的影响

采用PLC系统控制的激光-MIG复合焊接工艺对Q890钢/6063铝合金进行异种金属焊接,研究了钢侧坡口表面添加Al-Cu合金片对接头显微组织、硬度和拉伸性能的影响。结果表明:激光-MIG复合焊接接头具有典型的熔钎焊特征;未添加Al-Cu合金片的接头界面层由舌状相Fe2Al5和粗大针状相Fe4Al13组成,厚度约18μm,添加Al-Cu合金片后由舌状相(Fe,Cu)2Al5和细小絮状相(Fe,Cu)4Al13组成,厚度约为9μm,焊缝区与热影响区的组织与未添加Al-Cu合金片时的相似;添加Al-Cu合金片的接头界面层硬度比未添加Al-Cu合金片的低约59HV;添加Al-Cu合金片的焊接接头的抗拉强度比未添加Al-Cu合金片的提高了109.8%,未添加和添加Al-Cu合金片的焊接接头均在界面层断裂。