镁合金电阻点焊接头组织结构特点

为了提高镁合金电阻点焊接头的力学性能,采用光学显微镜、激光共聚焦扫描显微镜、x射线衍射仪研究了接头的微观组织和相组成.结果表明,接头主要由熔核和热影响区(HAZ)所构成.熔核一般包括两种不同的组织形态,即熔核边缘的胞状树枝晶和熔核中心的等轴树枝晶.熔核是由大量的α-Mg相和少量的β-Mg17Al12相所组成.相对于未熔化的母材晶粒,热影响区晶粒变粗,并伴随晶界熔化.当焊接电流为23 kA,焊接时间为8个周波,电极力为4.5 kN时,熔核边缘的胞状树枝晶细化,而熔核中心的等轴树枝晶有向等轴晶转化的倾向,且平均晶粒尺寸为12.96μm.     

镁合金电阻点焊接头中的缺陷

研究了新型轻质镁合金在电阻点焊中的主要缺陷,分析了焊接缺陷的形貌特点、形成原因和危害,为提高镁合金点焊接头质量提供了依据.结果表明,在镁合金电阻点焊接头中的裂纹为结晶裂纹,与电流特性、结晶时的应力状态和成分偏析有关;缩松和缩孔的产生主要与焊接过程中金属热膨胀及焊接后期锻压力大小有关;电极粘附和焊接喷溅是镁合金点焊中最常见的缺陷,产生的主要原因是电极与工件以及工件与工件界面处局部过热造成的.     

热补偿电阻点焊镁合金接头的性能

采用热补偿电阻点焊方法进行焊接镁合金板试验,并分析了焊接电流、焊接时间及电极压力等焊接参数对生成熔核的尺度与接头抗剪强度的影响。试验结果表明,采用热补偿电阻点焊方法焊接镁合金,能在较低的焊接电流条件下获得具有较大熔核及较高抗剪强度的点焊接头。因而,采用热补偿电阻点焊方法焊接镁合金是有效的。     

Optimization of parameters and study of joint microstructure of resistance spot welding of magnesium alloy

Experimental investigations on the DC spot welding of Mg alloy AZ31B are presented. Experiments are carried out to study the influence of spot welding parameters （ electrode force, welding heat input and welding time） on the tensile shear load and the diameter of nugget, based on an orthogonal test and analysis method. The optimum parameters are as follows： electrode force is 2 000 N, welding heat input is 80% and welding time is 6 cycles. The microstrueture of spot weld is single fine equiaxed crystals in the nugget, of which the structure is β-Mg17Al12 precipitated on α-Mg boundaries induced by nonequilibrium freezing. And the surface condition of the workpiece has great influence on the joint quality.     

镁合金电阻点焊内部喷溅产生的原因分析

在电阻点焊过程中喷溅的产生直接降低焊接接头的强度,因此是最不希望出现的焊接缺陷.文中引入基于显微接触理论的接触电阻模型,通过轴对称有限元模型分析了镁合金电阻点焊过程中的温度场分布及塑性变形过程,以揭示内部喷溅产生的原因.结果表明,由于AZ31镁合金高热导率、低熔点、低比热容和大的线膨胀系数,焊接中需要采用大电流短时间的强参数焊接,所以相对于铝合金和钢铁来说,喷溅在镁合金焊接中更容易发生.内部喷溅产生的原因主要与金属熔化导致熔核内部压强增大相关,增加的压力致使周围的塑性环产生缺口,保护液态金属冲破周围固态金属的束缚,形成喷溅.     

点焊规范参数对AZ31镁合金熔核尺寸影响的数值模拟

采用有限元分析软件Ansys对1.2 mm厚度的AZ31镁合金工件点焊过程温度场进行了模拟。依次改变焊接电流、加热时间及电极压力,优选出该厚度的AZ31镁合金工件点焊的规范参数,并通过试验加以验证。结果表明,随着焊接电流和加热时间的增加,熔核直径和焊透率逐渐增大;提高电极压力,会使熔核直径和焊透率减小。     

镁合金点焊工艺及焊缝组织分析

针对2 mm厚镁合金AZ31B,在工频DN-100型单相交流电阻点焊机上进行了系列点焊实验.通过选择焊接电流、电极压力和焊接时间,确定了合理的工艺参数;经力学性能试验和接头组织分析表明,在电极压力1 280 N,焊接时间52周波,预压时间20周波的实验条件下,可以获得性能良好的镁合金AZ31B焊接接头.     

镁合金电阻点焊凝固裂纹机理

为了获得高性能的镁合金电阻点焊接头,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪研究了点焊接头裂纹的形成机理.结果表明,结晶裂纹的形成,主要与Al和Mn元素偏析造成的晶间低熔点液态薄膜,以及冷却过程中产生的拉伸应力有关.点焊参数(热输入)对熔核结晶裂纹敏感性有很大的影响.热输入增加将增大由熔核收缩引起的拉伸应力,增加原子偏析浓度进而降低液态薄膜熔点,以致于延长拉伸应力的作用时间.因此,应该选择相对低的热输入来降低点焊接头的凝固裂纹敏感性.     

镁合金/镀锌钢板电阻点焊接头拉剪断裂分析

针对2.0 mm厚的AZ31B镁合金以及1.0 mm厚的SPHC镀锌钢板,采用kDWJ-17型三相次级整流电阻焊机进行焊接试验,通过对接头的金相观察、扫描电镜分析,结合原子结合能研究点焊接头拉剪断裂特征.结果表明,点焊接头断裂的形式呈现结合面断裂和纽扣断裂两种方式,纽扣断裂抗拉剪力学性能优于结合面断裂,纽扣断裂断口是以韧性断口为主,脆性断裂为辅的混合断口.熔核区以Fe-Al化合物为主时发生纽扣断裂,熔合线边缘晶粒尺寸粗大以及熔核区Fe-Al化合物结合能大,使其断裂位置在熔合线边缘.熔核区以Mg-Zn化合物为主时发生结合面断裂,其Mg-Zn化合物结合能偏小,容易被拉断.     

AZ31镁合金与钢异种金属的焊接技术

采用电阻点焊作为热源,进行AZ31镁合金与Q235钢的直接连接。通过扫描电镜、金相显微镜以及万能实验机分析与测试镁-钢点焊接头的微观组织、界面特性以及拉剪性能。研究表明,虽然镁和铁之间几乎不能互溶和形成金属间化合物,但氧和铝元素在镁合金-钢直接电阻点焊中起决定性作用,在镁-钢界面某些区域促进了以镁、铝、氧以及铁元素组成的复杂元素扩散层的形成,而镁、钢之间物理性能的巨大差异在一定程度上限制了界面反应的均匀性,接头拉剪强度约为40 MPa。     

AZ31B镁合金电阻点焊接头断裂形式分析

以AZ31B镁合金板材为研究对象,采用基于断裂力学理论分析电阻点焊接头 拉剪力试验后的两种断裂模式,即纽扣断裂和结合面断裂.结果表明,AZ3lB镁合金焊点断裂形式受熔核边界的最大拉应力影响,当熔核边界的最大拉应力小于母材抗拉强度时,焊点发生纽扣断裂,反之则发生结合面断裂;同时,AZ31B镁合金的焊点从纽扣断裂过渡到结合...     

Effect of welding current on strength and microstructure in resistance spot welding of AZ31 Mg alloy

In this paper, resistance spot welding were performed on lmm-thickness magnesium AZ31B plates. The effect of welding current on the microstructure and tensile shear force was investigated. It was found that the welding current governed the nugget growth, and the nugget could not form if current levels were insufficient. The nugget revealed a homogeneous, equiaxed, fine-grained structure, which consisted of non-equilibrium microstructure of α-phase dendrites surrounded by eutectic mixtures of α and β（ Mg17All2 ） in the grain boundaries. With increasing welding current, the size of grains in nugget would be more smaller and uniform, and the width of plastic rings would be larger. Tensile shear tests showed that tensile shear force of the joints increased with increasing welding current when the welding current was smaller than 17 000 A. The maximum tensile shear force was up to 1980 N.     

Non-parametric effects on pore formation during resistance spot welding of magnesium alloy

The effects of faying surface condition, pre-existing pores in base material and cover plate on the pore formation during resistance spot welding of magnesium alloy were investigated. The results reveal that the hydrogen rejection and the pre-existing pores in base material have little effect on the pore formation, and that the larger pore formation is mainly caused by shrinkage strain during resistance spot welding of magnesium alloy.     

Investigation of failure mechanism and mechanical properties of resistance spot welded magnesium alloy joints

Resistance spot welded magnesium alloy joints can fail in two markedly different failure modes(interfacial failure and button pullout failure)under tensile shear loading conditions.For button pullout failure,the crack first propagates along cellular dendritic structure of the nugget circumference,and then passes through heat-affected zone(HAZ)and base metal in sequence.The tensile shear load has smaller values under the interracial failure occurring in a small weld nugget as compared to the button pullout failure appearing in a large weld nugget.The tensile shear load increases with the increasing nugget diameter for expulsion free joints.However,for joints which experienced expulsion,the tensile shear load decreases in spite of nugget diameter increasing.Under the equivalent nugget diameter(5.8 mm),the tensile shear load of joints with 9 × 10-4 g KBF4 addition was increased by around 20% as compared to that of joints without KBF4 addition.     

磁场作用下镁合金A-TIG焊工艺参数的优化

选用NiCl₂作为活性剂,在对AZ91镁合金板进行A-TIG焊的过程中引入直流纵向磁场,通过调节磁场电流,研究不同活性剂涂敷量下,焊缝熔深、熔宽、硬度及显微组织的变化规律,以确定最佳的匹配参数.结果表明,在所进行的试验范围内,当磁场电流I_c=1.5 A,活性剂涂敷量为5 mg/cm2时,焊缝获得最大熔深5.0 mm,且此时的力学性能最佳,显微硬度达到73.8 HV.磁场与活性剂的双重作用,使得焊缝熔深增加的同时力学性能显著提高.     

热补偿电阻点焊铝合金接头的性能

采用热补偿电阻点焊的方法焊接铝合金A5052板,分析了焊接电流、焊接时间及电极压力等焊接参数对熔核尺寸与接头抗剪强度的影响,并分析了接头抗正拉强度与焊接电流的关系.铝合金的热补偿电阻点焊接头抗剪力及熔核直径随焊接时间延长而增大,随电板压力的增大而减小.当焊接电流为12kA时,接头拉剪力达到最大值,约5.5 kN.试验结...     

高强镁合金点焊接头性能

采用电阻点焊方法对高强镁合金Mg₉₆Zn₂Y₂进行了焊接.通过扫描电子显微镜对接头微观组织进行了观察,分析了接头的组织,研究了焊接电流对接头熔核直径及抗剪载荷的影响.在此基础上探讨了接头组织对接头性能的影响.结果表明,接头熔核直径与抗剪载荷均随焊接电流的增大而增大,接头最大抗剪强度约为142 MPa;接头熔核区第二相呈细网状分布,其α-Mg晶粒发生了粗化,直径约为30 μm.熔核区这些组织特征被认为是接头弱化的主要原因.     

镁合金磁控TIG焊工艺参数的优化设计

在AZ31镁合金的TIG焊过程中施加交流纵向磁场,通过调节磁场参数和焊接参数进行施焊.为了研究磁场参数与焊接工艺参数联合作用下镁合金焊接接头组织性能的变化规律,简化试验步骤,采用正交试验对磁场参数和焊接工艺参数进行设计,并对不同参数下焊接接头的显微组织、硬度和拉伸性能进行分析,确定最佳参数匹配.结果表明,当焊接电流为80 A,磁场电流为2 A,磁场频率为20 Hz时,镁合金焊接接头的力学性能达到最佳值.     

大电阻介质下的铝合金电阻点焊

在介绍大电阻介质材料的制备及其在铝合金点焊中的应用方法的基础上,以LF21防锈铝合金点焊为例,经金相试样分析及扫描电镜分析,对比研究了在不同的焊接电流下,应用介质材料与未应用介质材料时的熔核形貌、缺陷及组织.结果表明,未加入大电阻介质的点焊熔核均出现气孔和未熔合缺陷;而加入大电阻介质,形核效果良好,有个别小气孔但未出现影响焊点力学性能的未熔合缺陷.此外,加入大电阻介质降低了对焊件表面质量的要求,从而提高了铝合金点焊质量的稳定性;可降低焊接电流,导致较低的电极温度从而提高了电极寿命.     

镁合金交流和直流点焊接头组织分析

采用交流和直流两种方法对AZ31B镁合金进行了电阻点焊，分析了接头的组织形态。结果显示，焊点熔核中心为细小的等轴晶，结晶后的组织为非平衡凝固产生的远离平衡态的组织，在先共晶α-Mg相上析出β-Mg17Al12离异共晶体；直流点焊中加大电极压力使得焊点热影响区组织形态由等轴晶转换为树枝晶；交流点焊规范的改变不引起焊点组织形态的变化，只是影响析出相的数量。