双相钢点焊熔核界面撕裂分析

双相高强钢电阻点焊快速冷却过程中形成的淬硬马氏体会增加点焊接头脆性,产生熔核界面撕裂问题,降低接头力学性能与低周疲劳寿命.以1.4 mm双相钢DP600为例,采用残余在母材上的熔核面积百分比作为衡量电阻点焊熔核界面撕裂程度的评价指标,利用正交试验设计方法,研究不同焊接工艺参数对熔核撕裂程度的影响规律.通过对单因子分析,可知焊接电流对双相钢点焊接头撕裂程度的影响最大;通过交互作用分析,获得了减少焊点界面撕裂程度的最优工艺参数;最后通过试验验证,有效减少和避免焊点界面撕裂发生.     

双相钢点焊熔核界面撕裂失效模式评价

双相钢点焊熔核中大量的相变马氏体,导致熔核脆性增加,其界面撕裂问题严重降低了焊点的力学性能,导致接头质量下降.采用传统的评价标准会产生焊点界面撕裂问题.针对双相钢焊点界面撕裂评价问题,建立了基于焊点宏观形貌与微观特征的双相钢焊点失效模式评价模型,获得了双相钢焊点界面撕裂的临界熔核直径评价标准,最后在1.4,1.8 mm...     

双相钢电阻点焊接头断裂形式研究

针对双相钢电阻点焊过程焊接工艺窗口窄、易出现熔核断裂的问题,文中通过焊点力学性能与微观金相试验,研究了不同焊接工艺参数变化时对双相钢焊点质量的影响规律,建立其焊接工艺窗口,分析了双相钢熔核断裂的成因及焊接参数对熔核断裂的影响规律.研究表明,对于一定板厚的试件,临界熔核直径将是决定双相钢点焊接头是否出现熔核断裂的重要参数之一,并给出避免熔核断裂的合理焊接工艺参数.     

双相钢DP780电阻点焊工艺研究

研究了双相钢DP780的电阻点焊工艺。采用超景深显微镜和维氏硬度计等手段研究了点焊接头的微观组织和力学性能。优化试验参数为:焊接电流12 kA,焊接时间10 cyc,电极压力3.5 kN。双相钢点焊接头熔核微观组织为柱状晶,主要是马氏体和少量的铁素体。在拉剪条件下,其点焊接头主要有界面撕裂和熔核剥离等失效模式。     

22MnB5热成形钢点焊接头组织演变与性能分析

采用不同工艺参数对22MnB5热成形钢进行点焊试验,分析工艺参数对焊点性能的影响,并研究22MnB5热成形钢点焊接头组织演变及组织—性能关系. 结果表明,焊点熔核直径与拉剪力两者表现出正相关关系. 与电极压力相比,焊接电流对焊点力学性能具有更大的影响. 焊点各区域的组织演变导致了明显的硬度差异. 熔核区、过临界热影响区、亚临界热影响区及母材区均为马氏体组织. 临界热影响区为铁素体 + 马氏体双相组织,导致硬度显著降低. 该软化区增加了焊点失效时的承载能力及能量吸收能力,促使接头失效以“熔核拔出”方式发生.     

600MPa级高Al冷轧双相钢点焊工艺的正交试验优化

通过正交试验法,采用L9(34)正交表对600 MPa级高Al冷轧双相钢WHT600DP点焊工艺参数进行优化,得到了工艺参数对焊点质量的影响规律,并采用极差分析法获得了WHT600DP钢点焊的最佳工艺参数.采用优化的最佳工艺参数进行WHT600DP钢焊接试验,焊点质量检测结果表明焊点具有优异的综合性能.该研究对于实际生产中制定合理的焊接规范,保证点焊质量具有重要意义.     

锻压力对双相钢点焊熔核质量的影响分析

由于双相钢电阻点焊过程中的快速冷却,熔核区易形成脆硬马氏体,在进行力学性能评价时会出现焊点界面撕裂等问题.为此,本文以1.4mm双相钢(DP600)为研究对象,研究了点焊过程保压阶段电极锻压力对点焊熔核微观组织和拉剪力的影响.结果表明:增大焊接过程中保压阶段的电极压力,能够显著改善双相钢点焊熔核质量.     

新型双相高强钢点焊接头拉剪力学性能与组织分析

以新型双相高强钢为研究对象,采用不同的工艺参数进行正交试验,并对点焊接头进行拉伸测试,分析各因素对电阻点焊质量的影响;然后对点焊接头金相组织进行观察,分析新型双相高强钢点焊接头的失效模式和接头金相组织特征。结果表明,点焊接头抗剪载荷的最优工艺参数为:焊接电流8 k A,焊接时间15 cyc,电极力2k N,此时点焊接头的最大剪切力达到最大值。优质焊点在拉剪试验中最先从熔核边界附近开裂,随后延伸至母材部分,直至点焊接头全部断开。     

核用ODS钢电阻点焊性能

为评价氧化物弥散强化合金(oxide dispersion-strengthened alloy, ODS)钢的电阻点焊性能,使用金相显微镜及扫描电镜观察了9CrYWT-ODS钢焊点不同区域的组织,测试了焊点的拉伸剪切性能,确定了合适的焊接电流范围. 结果表明,焊点不同区域内氧化相尺寸存在明显差异,热影响区回火区温度较低,氧化相细小,热影响区相变区温度较高,氧化相有所长大,熔核区温度很高,氧化相明显粗化. 随着焊接电流增大,熔核尺寸增大导致焊点最大拉伸剪切力升高的同时,失效方式由界面失效逐渐转变为部分界面?部分焊点拔出失效及完全焊点拔出失效,继续增大焊接电流到飞溅产生时,熔核尺寸减小引起最大拉伸剪切力降低,失效方式再次转变为部分界面?部分焊点拔出失效和界面失效. 根据拉伸剪切试验结果确定合适的焊接电流范围为6.6 ~ 7.0 kA.     

点焊热镀锌双相高强度钢的电极磨损规律

热镀锌双相高强度钢是适应汽车轻量化与安全性需要而刚刚发展起来的一种新型板材,强度高,抗腐蚀性能好,但点焊时电极磨损严重,不确定性大,对焊点质量造成很大影响.首先确定了点焊强度为600 MPa的热镀锌双相钢的焊接性范围,然后根据焊接性范围确定焊接工艺参数进行电极磨损试验.研究了电极磨损时的电极表面形貌、轴向磨损、端面直径磨损的变化规律,分析了不同电极磨损阶段的轴向磨损对端面直径磨损的贡献率.结果表明初始焊接阶段电极磨损速率较大,点蚀加剧了电极磨损与失效.     

镀Cu层调控AZ31B/TC4激光熔钎焊接特性

采用钛表面电镀铜作为中间层,开展镁(AZ31B)/钛(TC4)对接激光填丝熔钎焊,对镁/钛非互溶不反应焊接体系进行调控. 主要研究了激光功率对镁/钛接头焊接质量的影响规律,进一步分析了不同工艺参数条件下镁/钛界面组织及接头力学性能. 结果表明,铜镀层提高了熔融焊丝在母材表面的润湿铺展并卷入到焊缝组织中,随着激光功率的增加,镁/钛界面形成Ti₃Al反应层的能力提高,界面结合强度随之提高. 在较高激光功率1 700 W时,接头拉伸载荷最高达到3 085 N,为镁母材的76.2%,而接头在较高激光功率下的断裂模式也由完全界面断裂转变为部分界面断裂.     

钛合金胶接点焊与电阻点焊接头性能对比分析

分别对1.5 mm厚的钛合金板进行胶接点焊和电阻点焊连接,获得了不同焊接电流下的胶接点焊和电阻点焊接头,从熔核的C扫描图像、接头的失效载荷和断口形貌等方面,对比分析了胶接点焊和电阻点焊的接头强度及失效样貌. 结果表明,通过观察A扫描信号的变化与C扫描图像的特征,能够很好的划分接头的热影响区、熔合区、熔核区以及检测出接头的熔核直径和焊接缺陷. 随着焊接电流(7.0～10.0 kA)的逐渐增大,接头熔核直径及失效载荷呈递增趋势;当焊接条件相同时,胶接点焊接头的熔核直径普遍大于电阻点焊接头,但接头的强度相当. 当电流在7.0～8.5 kA时,接头强度不足,熔核区的断口处出现大小不等的韧窝,呈现出韧性断裂特征;当电流为10.0 kA时,接头强度较高,主要呈现出韧性断裂与准解理断裂特征.     

母材成分对DP590钢电阻点焊接头性能的影响

通过对两种强度相近、母材化学成分不同的DP590双相钢电阻点焊接头的强度、断口及熔核TEM分析,揭示了母材化学成分对双相钢点焊接头强韧性的影响规律及机理.结果表明,母材碳含量越高,接头正拉强度及韧性越差,其主要机理是,在电阻点焊不平衡的急速冷却条件下,随着母材碳含量的增加,在点焊熔核及熔合区形成了板条状或片状的孪晶马氏体亚结构,从而降低了接头的韧性.     

Resistance welding of thin stainless steel sandwich sheets with fibrous metallic cores: experimental and numerical studies

Abstract

This paper concerns resistance spot welding (RSW) of two types of thin stainless steel sandwich sheet. The cores of these materials, made of stainless steel fibres, are highly porous (> around 85 vol.-%) and have low thermal and electrical conductivities. However, these conductivities change during the compression and heating associated with RSW. A sequentially coupled finite element model has been developed, in which the crushed core is treated as a continuum, with properties which vary throughout the process. It is shown that a constitutive relationship of the type commonly used for crushable foams can be successfully employed to simulate the deformation of the sandwich sheets. The thermoelectrical part of the model incorporates the effects of the associated phase transformations and changes in interfacial conductance. It is shown that the predictions are broadly consistent with data obtained during welding experiments. The model is used to explore the effects of welding parameters on weld characteristics (weld pool formation and weld nugget shape).     

热镀锌双相钢点焊结构的临界试样厚度

针对热镀锌双相钢DP600电阻点焊结构的分界面断裂失效,利用统计分析方法,研究了不同熔核长度(5～8 mm)下,板厚分别为0.8 mm和1.5 mm的DP600点焊结构拉剪测试失效模式,建立DP600点焊结构发生分界面断裂失效的概率与熔核长度和板厚的关系模型,从而确定其临界试样厚度,以及熔核长度对临界试样厚度的影响.结果表明,熔核长度和板厚对DP600点焊结构分界面断裂失效的影响较大;随着熔核长度的递增,临界试样厚度呈线性增加.研究结果可为车身用高强钢电阻点焊结构的优化提供指导.     

焊接能量对Mg/Ti超声波焊接接头微观组织与力学性能的影响

采用超声波焊接技术对Mg/Ti异种金属进行了焊接,研究了不同焊接能量对接头界面峰值温度、界面形貌、界面原子扩散程度以及力学性能的影响规律。研究发现:Mg/Ti超声波焊接接头整体界面较平直,局部界面有较小起伏,未发现裂纹、未熔合等缺陷,也未看到明显的反应层;随着焊接能量的增大,界面峰值温度升高,原子扩散层厚度增大,连接区面积逐渐增大,接头力学性能得到提高,而能量达到2000J时镁侧母材出现裂纹;接头断裂模式分为界面断裂和纽扣断裂,界面断裂时断裂发生在镁侧扩散层区域和镁侧非扩散层区域。扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析表明,Mg/Ti连接界面区域无明显的金属间化合物生成。     

多参数点焊质量的偏最小二乘综合评价方法

将一种新型的统计回归方法--偏最小二乘(PLS,partial least square)方法用于点焊质量的多参数监测与分析中.借助于提取主元的思想,利用PLS方法对于点焊参数和焊接质量之间的相关信息进行筛选和综合,讨论和分析了点焊参数的各种数据信息.在此基础上,建立了点焊质量多参数综合评价模型.结果表明,该方法可以有效解决点焊质量综合评价模型中点焊参数存在的高维及多重相关性问题,建立的综合评价模型具有良好的评估能力.     

Parameter optimization of dissimilar resistance spot welding on ultra-high strength hot-stamped steel and mild steel by numerical simulation

In this study,a coupled axisymmetric finite element model (FEM) was built to simulate the resistance spot welding (RSW) process between ultra-high strength hotstamped (UHSS) and mild steel by SORPAS software.Via simulating this process,the temperature distribution and dynamic temperature curves of the welding area were studied,and welding spatter phenomena were predicted and validated by comparing them with experimental results.By adjusting the welding parameters in numerical simulation,appropriate welding parameters were achieved.Moreover,the mechanical properties of the welding joints under the optimized conditions were also compared with those of not optimized.The study results have already been applied in a manufacturing production.It can also provide guidance for the RSW on UHSS and mild steel.