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)。     

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。     

铝合金薄壁件的点焊及表面处理工艺研究

针对LF2 1防锈铝薄壁件 ,选择合适的表面处理工艺方法、工艺规范 ,使表面处理后的膜层耐腐蚀性能满足要求、表面电阻特性适应后续的点焊要求 ,并经点焊试验后检测表明 ,点焊前表面经化学导电氧化处理 ,表面略带彩虹色 ,耐蚀性能比较好 ,点焊过程稳定 ,无喷溅现象 ,焊点牢固 ,质量可靠     

三层不锈钢板电阻点焊温度场数值模拟

根据三层不锈钢板电阻点焊熔核形成过程,建立了模拟三层板点焊温度场的轴对称有限元模型。在分析了三层板点焊的热电过程基础上,计算结果表明三层板点焊熔核初期是先形成包含中间板和上下工件/工件接触面的较小的熔核,随时间延长,熔核再沿轴向和径向逐渐长大的过程。通过试验验证表明,数值模拟结果与实际吻合良好。该模型为进一步的电阻点焊多层板的温度场和应力场分析提供了基础。     

点焊中电极压力对铝合金接头力学性能的影响

随着对车身轻量化的发展要求,铝合金的点焊技术在汽车制造中得到了广泛的应用。本文通过试验阐述了点焊技术中电极压力对其接头力学性能的影响。     

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。     

铝合金与不锈钢热补偿电阻点焊接头性能研究

采用热补偿工艺垫片电阻点焊法对铝合金A5052与不锈钢SUS304异种材料进行了焊接。探讨了焊接参数对接头的抗剪与抗拉性能的影响,并通过电子显微镜对接合界面区进行了观察,分析了界面反应物形貌及厚度分布等微观特性。研究结果显示：一锯齿状反应层在接合界面生成,其厚度随焊接电流以及界面上位置的变化而变化,界面反应层对接头抗剪强度无影响,但能减弱接头抗拉强度。     

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。     

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.     

铝合金淬火过程的三维温度场模拟

建立了7050铝合金淬火过程的仿真模型,基于Deform-3D有限元软件对淬火过程的三维温度场进行了仿真模拟,得到铝合金试样各部位在不同时刻的温度变化和温度场分布规律。仿真过程计算速度快,计算结果可靠,可为进一步的淬火工艺优化提供指导。     

深冷处理的铝合金点焊电极寿命研究

为了提高铝合金点焊电极寿命,提出了点焊电极的深冷处理方法。采用不同深冷处理工艺参数加工了点焊电极,用这些电极进行了铝合金点焊电极寿命试验,比较了深冷处理电极与未深冷处理电极寿命,观测、比较了深冷处理前后点焊电极端面、焊点表面的宏观形貌,观察了深冷处理电极与未深冷处理电极微观组织,测试了深冷处理电极与未深冷处理电极物理性能。试验结果表明:深冷处理改变了电极微观组织,改善了电极导电、导热性能,提高了点焊电极寿命,使电极寿命由原来的620点提高到2 145点。     

智能点焊专家系统集成策略的研究

研究了基于神经网络的点焊专家系统集成性,提出了点焊专家系统的数据库集成、知识库集成和控制集成策略;采用结构化程式语言Visual Basic（VB）,构造了视窗（Windows 98）环境下的智能点焊专家系统集成框架和子系统功能模块,实现了点焊工艺参数智能选取和焊点质量智能评估,为最终实现电阻焊单元制造的智能集成提供了技术基础。     

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 %。     

活性剂增加铝合金交流A-TIG焊熔深机理研究

采用多组元活性剂AF305进行铝合金交流A-TIG焊时,熔深达到传统TIG焊的3倍以上。进行了交流、直流正接和直流反接A-TIG焊,发现极性不同时活性剂对熔深的影响也不同。研究了强制电弧收缩对交流焊熔深的影响,发现弧根整体收缩并不是AF305增加交流A-TIG焊熔深的主要机理,熔深显著增加主要与焊渣成片分布有关。对焊渣进行了SEM形貌观察和EDS成分分析,并采用氦弧焊证实了焊接过程中焊渣在熔池表面成片分布,电弧斑点极大收缩。向AF305活性剂中添加铝粉改变焊渣分布,研究焊渣分布与熔深的关系,证实了焊渣成片分布能增加焊接熔深。认为焊渣成片分布使得电弧斑点极大收缩,斑点压力以及电弧和熔池内的Lorentz力增强,最终焊接熔深显著增加。     

铝合金TIG焊熔池图像的获取与处理

研究建立了适用于铝合金TIG焊接过程中焊接熔池图像传感系统,探索了获取铝合金熔池图像的条件,详细论述了图像传感系统与焊接电源特性之间的匹配关系。给出了图像传感系统中各个部分之间的空间位置关系。在多种不同的焊接规范下进行了大量的图像获取试验,获得了不同规范下清晰的铝合金熔池正反两面图像。分析了铝合金焊接熔池图像的特征,设计了相关中值滤波和基于统计理论的双期望值阈值方法以及小波变换等方法对焊接熔池图像进行处理,获得了铝合金焊接熔池图像的准确边缘,为焊接过程的智能控制打下基础。     

电弧声信号与铝合金MIG焊缝塌陷的相关性

针对铝合金MIG焊过程热积累作用强容易产生焊缝突然塌陷从而导致焊接过程失败的问题,建立电弧声信号传感系统并以焊接电弧声为研究对象,运用小波分析方法研究焊接电弧声信号与焊缝塌陷的相关性。研究表明电弧声信号的能量变化与焊缝塌陷有着明显的对应关系,电弧声总能量随着焊缝开始塌陷而增加,对电弧声进行小波分解发现不同频带有着不同的变化规律。研究结果为铝合金MIG焊实时焊接塌陷缺陷的检测提供一种新型有效的方法。     

多道焊温度场数值模拟及其分布规律的研究

采用单元"死活"的方法进行了三维状态下低碳钢多层多道焊温度场的数值模拟,实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充,计算结果与试验结果十分吻合。在此方法的基础上进行了厚板LY16高强铝合金多层多道焊的数值模拟,对其温度场分布规律进行分析,研究了焊道间隔时间对温度场分布的影响,通过计算每一焊道节点的最大温度升高值做出了节点最大温升一节点距焊道中心线距离关系曲线,根据此曲线可在实际焊接中方便地预测构件焊后不同部位的组织和性能。     

铝合金表面电沉积Ni-SiC复合镀层的研究

针对铝合金表面的电镀特点,采用化学侵锌、预镀镍等预处理方法,在铝合金表面得到了表面光洁平整,内部质量优良,与铝合金基体结合紧密的Ni-SiC复合镀层。研究了镀液中SiC浓度、电流密度、搅拌速度、镀液pH值和镀液温度等电镀参数对复合镀层厚度、镀层中的SiC体积分数及镀层显微硬度的影响。结果表明,电镀工艺条件的改变影响Ni-SiC复合镀层的共沉积速度与SiC粒子在镀层中的体积分数。当镀液SiC浓度为120g/L时,镀层中的SiC体积分数为8.5％,硬度为504.6HV,较纯铝(82.5HV)提高5倍,较纯镍(242.5.HV)提高l倍。     

动静压混合轴承的温度场研究

在理论上采用绝热假设和THD分析对双列窄腔动静压混合轴承的稳态性能进行研究。针对该轴承复杂的流场,提出处理复杂边界条件下的能量方程、计算油腔温度以及处理气穴等问题的方法。开发联立求解广义雷诺方程、能量方程、连续方程、热平衡方程和粘温方程的有限差分数值解的计算机程序。为验证理论计算结果而做的轴承温度实验,测量了不同工况下靠近轴承工件表面处的温度分布。实验数据与理论计算值吻合得较好,故理论计算是可靠的。     

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。