铝-铝板和铝-镀锌钢板的电阻点焊研究

用电阻点焊方法实现了铝合金+铝合金薄板、铝合金+镀锌钢薄板在同种工艺参数下的有效连焊.通过对焊接接头进行力学性能、显微硬度、金相组织、界面成分的观察和测试,分析点焊接头形成机理和存在的各种质量问题,同种工艺下铝-铝接头与铝-镀锌钢接头相比,熔核尺寸较小,强度却大很多,从铝-铝点焊接头金相组织的观察可以看出焊缝和热影响区存在裂纹、未熔合、未完全融合、未焊透、夹渣和气孔等缺陷,而铝-镀锌钢接头中存在的缺陷较少.     

SUS304不锈钢点焊接头的超声C扫描及力学性能研究

针对SUS304不锈钢点焊接头进行静力学和疲劳试验,采用三参数幂函数方法建立点焊接头的载荷-寿命曲线;采用超声扫描显微镜对接头点焊区域进行超声波C扫描成像,分析焊接电流对点焊熔核直径及抗拉强度的影响.结果表明:基于熔核C扫描图像的灰度值分布特征,可清晰甄别点焊接头熔核直径以及过烧、飞溅等熔核内部缺陷,实现点焊接头的无损检测;当焊接电流为8.5~10.5 k A时,点焊接头熔核直径从4.03 mm增至5.04 mm,接头抗拉强度呈先增大后减小的变化趋势,在焊接电流10.0 k A时,抗拉强度值出现拐点,接头最大抗拉强度为12.91 k N.在30%载荷水平时,点焊接头疲劳断裂形式为纽扣断裂;在20%和15%载荷水平时,基板呈眉状裂纹疲劳断裂.     

熔核尺寸与点焊工艺参数的回归模型

为了制定合理的焊接规范，保证点焊质量，采用正交试验设计法研究了点焊熔核尺寸与主要焊接参数(焊接电流、焊接时间、电极压力)之间的关系.对试验数据进行了多元线性回归，建立了熔核直径与焊接电流、焊接时间、电极压力、焊件板厚、电极直径之间的数学模型，并对熔核尺寸进行了预测.试验及预测结果表明：预测误差在1%～8%之间，具有较高的预测精度.该预测结果为电阻点焊工艺参数的选取提供了依据，对提高点焊质量有一定的意义.     

弹簧钢点焊熔核温度场的有限元模型

在充分考虑接触电阻、液态熔核温度、相变潜热等因素对点焊熔核温度场影响的条件下 ,建立了 65Mn弹簧钢点焊熔核温度场的有限元模型。利用该模型可以系统地研究弹簧钢的点焊热过程 ,为正确选择点焊工艺参数提供了理论依据 ,并可进一步实现弹簧钢点焊接头组织及性能的数值预测。验证表明 ,理论计算与实测结果吻合得较好。     

弹簧钢点焊熔核温度场的有限元模型

在充分考虑接触电阻,液态熔核温度,相变潜热等因素对点焊熔核温度场影响的条件下,建立了65Mn弹簧钢点熔核温度场的有限元模型,利用该模型可以系统地研究弹簧钢的点焊热过程,为正确选择点焊工艺参数提供了理论依据,并可进一步实现弹簧钢点焊接点组织及性能的数值预测,验证表明,理论计算与实测结果吻合得较好。     

Static Performance and Fracture Numerical Analysis of 301L/Q235B Dissimilar Steel Resistance Spot Welded Joints

301L/Q235B异种钢电阻点焊接头静力学性能及断裂数值分析

王昌坤1,2*,刘慧玉1,范佳斐1,左银龙3,胡立国4

（1.北京交通大学 机械与电子控制工程学院,北京 100044;2.中铁上海设计院集团有限公司,上海 200070;3.中车唐山机车车辆有限公司,唐山 063000;4.中车长春轨道客车股份有限公司,长春 130062）

摘 要：对301L-DLT/Q235B异种钢2.0 mm板不同熔核尺寸的电阻点焊拉剪试样进行静拉伸试验。用有限元软件模拟出了点焊接头的力-位移曲线,分析了点焊接头拉伸断裂过程的应力应变分布和断裂演变过程。熔核硬度高于板材和热影响区。在静拉伸载荷作用下,电阻点焊接头拉伸过程的应力、应变随位移增大呈指数关系增长,301L板加载侧熔核边缘的应力值最大。点焊接头以熔核拔出断裂失效试样的静拉伸强度和塑性变形量优于以界面断裂模,由熔核界面断裂向拔出断裂转变的搭接面临界熔核直径为7.12 mm,约5 .

关键词：301L/Q235B异种电阻点焊;静力学性能;断裂模式;有限元分析

     

激光作用下CuSi3在镀锌钢板表面的润湿行为研究

实验研究了影响CuSi3在镀锌钢板上润湿铺展行为的主要因素:激光功率、离焦量、激光加热时间以及母材表面是否存在镀锌层.研究钎料铺展直径随着这些参数变化的规律,并在此基础上进行了显微硬度测试.实验结果表明,离焦量对铺展直径的影响最大;显微硬度测试结果显示,当钎料在母材上润湿铺展良好时,能够得到力学性能优异的接头,界面处硬度达到镀锌钢板的90％,为更好地利用CuSi3钎料激光钎焊镀锌钢板提供了理论依据.     

某型发动机外涵机匣点焊缺陷原因分析

针对某型发动机外场使用中因点焊缺陷导致外涵机匣被撕开的故障,采用截面金相检查方法,对点焊熔核的位置、大小等进行分析;通过列举点焊缺陷的影响因素,结合实际故障,确定了点焊缺陷的主要影响因素;设计了故障模拟试验验证,查找了外涵机匣被撕开的根本原因.结果表明:电极磨损、上下电极不对中心及电极与零件接触产生电流分流等因素综合作用导致了焊点熔核偏移或未焊合.     

基于超声A扫的不等厚两层板点焊质量检测模型研究

为保证汽车焊装可靠性及整车安全性,采用常规超声A扫,首先给出不等厚两层板点焊熔核尺寸数学计算模型;然后建立不等厚两层板电阻点焊超声无损检测的有限元仿真模型,研究不等板厚两层板中板厚的变化对焊点熔核直径计算结果的影响规律;最后,进行了低碳钢车身不等板厚两层板焊点超声无损检测试验.试验结果验证了点焊超声无损检测数学模型和有限元模型的正确性.     

机械镀锌镀锌层的形成过程和性能分析

机械镀锌的形成过程,不仅只是依赖机械碰撞力,而首先取决于锌粉在工件表面上的吸附,经过富集→吸附→紧实变形→镶嵌形成镀层四个阶段.这一形层方式使锌层结构不同于热浸镀锌和电镀锌,具有匀晶结晶的一些组织和性能特征.     

Q235镀锌钢与5052铝合金CMT焊接工艺

为了实现汽车工业中车体制造的轻量化,将厚度均为1 mm的镀锌钢板与5052铝合金薄板采用冷金属过渡熔钎焊方法进行搭接焊实验,研究了工艺参数对焊缝宏观形貌、焊接接头微观组织和力学性能的影响.结果表明,Ar气保护下焊接接头的最大抗拉强度为128 MPa,金属间过渡层硬度为179. 4 HV,厚度约为5. 04μm. CO_2气体保护下焊接接头最大抗拉强度可达133 MPa,金属间过渡层硬度为194. 6 HV,厚度约为5. 68μm. CO_2保护可以改善焊接接头软化现象,但需调整热输入来控制金属间过渡层厚度.     

超高强钢焊点的S-N对数正态分布

为了研究超高强钢焊点的疲劳性能,以22Mn B5点焊结构为研究对象,采用中频伺服点焊设备对2 mm厚试件进行了焊接.利用高频疲劳试验机、激光补焊设备和光学显微镜,研究了不同焊接工艺参数下试件的S-N曲线.结果表明,焊接时间与电流参数会对高应力等级焊点的疲劳寿命产生明显影响,而其对低应力区焊点的疲劳寿命影响较小.合理的工艺参数可以有效提高焊点的疲劳寿命.利用激光工艺对焊点的微小圆周薄弱区进行补焊后,可以有效增强焊点的结构强度.     

Microstructure and Mechanical Properties of Resistance Spot Welds for Fe-based Metallic Glass

The lap joints of Fe-based metallic glass ribbons were carried by resistance spot welding, and the microstructures of spot welds were investigated by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The results indicated that the perfect formations of joints without typical defects such as spatter were achieved with optimized parameters. Except for little nano-particle Fe_2B, no other crystalline particle was detected by TEM, revealing that the most microstructure in spot weld remains amorphous. The maximum tensile-shearing force was 45.0 N with the optimized parameters of 1 kA weld current, 30 N electrode force and 0.02 ms weld time. The spot weld failed as pullout failure mode propagating along the interface of nugget zone. The study demonstrates that resistance spot welding is an effective and practical welding process for Fe-based metallic glass.     

热冲压22MnB5硼钢中频电阻点焊接头组织及力学性能研究

对2mm热冲压22MnB5硼钢试样采用中频电阻点焊连接技术,利用合适的焊接参数开展了热冲压硼钢中频电阻点焊工艺研究.对比分析了其组织及力学性能,并对试样接头进行拉剪实验、十字拉伸实验,横截面进行了微观组织、硬度分布、断裂模式分析,初步找到热冲压硼钢中频电阻点焊不同焊接规范对焊接接头力学性能的影响规律.结果表明:合理的中频电阻点焊工艺下的焊接接头具有良好的力学性能,能满足实际生产需求.     

热冲压高强钢电阻点焊质量评估系统

针对热冲压高强钢电阻点焊焊后质量的评估问题,基于LabVIEW点焊设备状态监测系统提取点焊过程动态电阻信息,分析了正常焊点、未熔合焊点、飞溅焊点的动态电阻曲线特征,并提出一种五数概括阈值设定方法.结果表明:未熔合焊点与正常焊点的动态电阻曲线在上升阶段的速度、下降幅度、收尾值和有效值等特征指标上有着明显的区别.飞溅焊点的动态电阻曲线发生骤降,对曲线进行最小二乘法拟合与实际曲线相减求取差值曲线,将其均方根值作为飞溅焊点的特征指标.因此,依据焊点评价特征指标,可实现点焊质量的在线评估并取得良好效果.     

一种热镀锌钢板漏镀缺陷成因分析

应用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪对一种热镀锌板表面漏镀缺陷的微观形貌及化学成分进行分析。发现:漏镀部位基板纯净,除发现O未发现其它杂质;去除表面锌层后,基板中存在凹坑,凹坑处抑制层完整,其原始表面存在锌层,凹坑边缘O元素含量较高并含有少量的Cl和S,对应基板组织存在轻微变形。认为镀锌前基板局部清洗不良或氧化严重,入锌锅后,产生漏镀,缺陷区域附近锌液不能完全铺展,出锌锅经光整压平产生凹坑。通过清洗质量和退火炉气密性的提升,缺陷得到明显改善。     

电阻点焊的信号采集及调理电路的设计

随着对电阻点焊质量要求的不断提高,现有的检验方法已不能满足低成本、高效率的现代化生产,因此,建立基于过程参数的电阻点焊质量评定系统非常必要。本文设计的应用于电阻点焊数据采集系统的电流传感器和电压传感器,以及与之配套的信号调理电路,完成积分和放大的功能。测试结果表明,所设计的信号调理电路符合设计要求,为开发电阻点焊质量评定系统提供了必不可少的硬件组成部分。     

基于人工神经网络的点焊工艺参数选择和质量预测

将人工神经网络技术（ＡＮＮ）引入点焊领域,建立了点焊工艺参数选择ＡＮＮ系统和点焊接头质量预测ＡＮＮ系统。验证表明,ＡＮＮ预测精度较好,为点焊工艺参数优选及焊点性能预测提供了一条新途径。