铝合金电阻点焊过程数值模拟

根据弹塑性理论和接触理论,建立了锥台形电极条件下铝合金电阻点焊预压接触分析的轴对称有限元模型,模型考虑了相变潜热等影响因素。模拟结果表明:锥台形电极条件下,熔核首先在工件接触面靠近轴心部位形成。在历时30ms时熔核径向尺寸已接近其实际尺寸,在随后的焊接过程中,径向尺寸扩展缓慢,主要扩展熔核的轴向尺寸。     

铝合金点焊残余应力的有限元模拟分析

通过建立铝合金电阻点焊过程的有限元分析模型,模拟了电阻点焊过程温度场的变化情况.揭示了铝合金点焊过程中的熔核产生、形成及长大过程.对在热栽荷和电极压力作用下焊点残余应力的分布情况分别进行分析,并使用X射线衍射法测量了不同电极压力及持压时闻下焊点的残余应力大小,比较表明,计算结果与试验结果相符,证实了铝合金点焊残余应力的有限元模拟的正确性和适用性.     

不等厚异种铝合金电阻点焊接头组织与性能

采用电阻点焊机对不等厚异种铝合金2 219(6 mm)+5A06(2 mm)进行点焊试验研究,通过光学显微镜、显微硬度计、扫描电镜等手段分析了点焊接头显微组织结构形成的机理,并综合显微硬度分布规律以及元素分析,探究了接头不同区域的性能和成因。结果表明:该点焊规范合理,熔核直径约5.9 mm,薄板侧、厚板侧焊透率分别为59%和37%,单点抗剪力平均值约10.42 kN,内部质量良好;熔核为等轴晶组织形态;沿熔核直径方向,母材显微硬度值最高,热影响区其次,熔核区最低,强度最为薄弱。     

铝合金点焊熔核流场及热场的有限元分析

根据计算流体力学与传热学原理 ,建立了描述铝合金电阻点焊液态熔核流动行为和传热过程的轴对称有限元模型。模型中考虑了移动边界层内部液态金属的对流传热和层外固体导热、材料热物理性能参数和接触电阻随温度的变化、焊件表面通过对流和辐射向周围环境的散热、球面电极传热以及熔化 /凝固相变潜热对熔核形成热过程的影响 ,并采用有限元法对铝合金点焊熔核形成过程温度场和流场分布进行了数值计算。计算结果表明 ,强烈的对流位于熔核中心沿轴线附近区域 ,其流速最大值数量级为1× 10 -1mm/s;在直流焊接条件下 ,5ms时间内开始形成液态熔核 ,并迅速沿轴向和径向扩展 ;回流环速度矢量将能量从熔核中心通过对流传热方式传递到熔核边缘 ,降低熔核内部温度梯度 ,促进熔核生长。试验表明 ,计算结果与实测值吻合良好     

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.     

电阻点焊过程数值模拟的研究与进展

综合介绍了目前国内外电阻点焊过程数值模拟的历史现状与最新进展，分析了电阻点焊数值模拟研究已经取得的成果及存在的问题，提出了电阻点过程数值模拟进一步研究的发展方向。     

铝合金电阻点焊的形核特点

在铝合金的电阻点焊过程中，由于接触电阻具有随机性和分布不连续的特征，而且铝合金材料本身具有优良的导电、导热能力，这使得其点焊的形核过程具有独特的特点。文中采用数值模拟与试验研究相结合的方法对铝合金点焊形核过程进行了分析研究。研究结果表明，铝合金点焊的形核过程与低碳钢等材料的形核过程显著不同，它可以分为以下三个阶段：随机形核阶段、扩展融合阶段和熔核增厚阶段。文中详细介绍了每个阶段的特点和规律。特别是在工频交流焊接的情况下，前两个阶段一般在第一个半波内就已经完成，因此第一个半波对铝合金点焊的焊接质量起着决定性作用。结合这些特点和规律对铝合金点焊的控制提出了一些有价值的建议。     

用时频分析法研究铝合金电阻点焊过程中的声音信号

研究了铝合金点焊过程中声音信号的时频域能量分布，并应用它来识别点焊的熔核状态。点焊过程中的声音信号包含着熔核形成信息，是点焊质量监控的重要参数。为了能够确定熔核的变化状态，作者尝试采用非平稳过程的时频分析方法对声音信号进行研究，试验与计算结果表明，Choi-williams时频分布是一种较好的铝合金点焊声音分析方法，可以区分不同熔核状态，其计算结果可作为铝合金点焊过程的监控参数和质量检验的依据，具有一定的实用价值，同时它对其它焊接方法中的信号分析与处理也有较高的参考价值。     

铝合金电阻点焊研究现状及工业应用

铝合金作为一种新型节能材料,被广泛应用在航空航天、汽车工业等领域,其特点是低密度、高比强度、导热导电性能优异、抗腐蚀性强等.阐明了铝合金电阻点焊存在的难点,并进行了相关的原理性解释,归纳总结了国内外关于铝合金电阻点焊的相关研究现状,探讨未来铝合金的电阻点焊研究方向与研究重点,并列举了铝合金的电阻点焊在汽车工业与其他产业中的应用.     

铝合金电阻点焊电极延寿技术的研究

在铝合金点焊过程中,接头强度的波动、表面成形差、表面清理工艺复杂、飞溅多以及电极使用寿命短等问题都影响了铝合金点焊工艺的推广,而电极烧损又是导致这些问题的主要原因.以实验为基础探讨了铝合金电阻点焊时电极发生烧损的机理及其影响因素,为进一步解决电极烧损问题提供了一些理论依据.通过实验寻找一种较好的能涂敷在铝合金表面的物质,这层物质涂层能有效提高点焊铝合金时铜电极的使用寿命.     

电极点蚀形貌对铝合金电阻点焊的影响

采用有限元分析和物理模拟相结合的方法,研究了环形和孔形两种电极点蚀形貌对铝合金AA5182电阻点焊的影响.结果表明,环形点蚀使两试件间接触半径增大,电流幅值基本不变而峰值略外移,所得熔核直径略有增大;孔形点蚀使试件间接触半径增大更为显著,电流密度降低,且由于此时界面中部没有电流流过,材料不能熔化,只能形成环形熔核.孔形点蚀使点焊接头强度大大降低,其对接头强度的不利影响远大于环形点蚀.     

铝合金电阻点焊中点蚀环形成的数值分析

为减少电极点蚀,提高电极寿命,建立了铝合金电阻点焊过程数值模拟的有限元分析模型,利用大型软件ANSYS Workbench考察焊接过程中电极表面温度、电流密度、电极压力的分布情况.结果表明:在电极与工件接触区的边缘处存在电极压力和电流密度集中区,并且此处存在明显的高温现象.由此推断,电极表面上点蚀环的形成主要是由于电极...     

铝合金电阻点焊中电极点蚀的形成机制

建立了铝合金电阻点焊过程数值模拟的有限元分析模型,考察了焊接过程中电极与试件界面上接触半径的变化,以及电极尖端表面上电极压力、电流密度和温度的分布.结果表明:所考察的焊接条件下,接触半径在焊接过程中逐渐增大,电极端面的中部温度最高,而电极压力和电流密度均在接触区边缘集中.实验研究发现电极表面上最初的点蚀部位呈环形,其半径与接触区半径基本一致,由此推断,环状电极点蚀主要是接触区边缘明显的应力集中所致.为减少电极点蚀提高电极寿命,电极的形状设计应使电极与工件接触界面上的应力集中尽可能减小.     

铝合金点焊的多场耦合建模与动态过程数值模拟(英文)

基于铝合金点焊的热、机、电及相变原理,建立热电力耦合场的轴对称有限元数值仿真模型,实现对焊接区温度场、电场、应力应变的动态模拟。发现了焊接电流变化激发的铝合金动态电阻"瞬态逆向虚变效应",揭示了过程热电耦合瞬态与稳态差异性作用机理,阐释了焊接电流增加而瞬态电阻骤降的反常现象。基于铝合金点焊稳态仿真与实验结果修正了动态电阻数值计算模型。AA5182的计算与实验结果表明,考虑动态电阻"瞬态逆向虚变效应"的动态仿真模型能够精确描述焊接电流调整过程中的电参数动态变化和铝合金焊点熔核的生长过程。     

Modeling friction stir welding process of aluminum alloys

The friction stir welding (FSW) process of aluminum alloys has been modeled using a two-dimensional Eulerian formulation. Velocity field and temperature distribution are strongly coupled and solved together using a standard finite element scheme. A scalar state variable for hardening is also integrated using a streamline integration method along streamlines. A viscoplastic constitutive equation to consider plastic flow and strength variations was implemented for the process modeling. Precipitates inside AA6061 alloys are sensitive to elevated temperatures and affect strength evolution with temperature. The overall effects of the precipitate variations with temperature on strength were reflected using temperature-dependent material parameters. The material parameters of constitutive equations were obtained from isothermal compression tests of various temperatures and strain rates. The effects of FSW process conditions on heating and hardening were investigated mainly near the tool pin. The microhardness distribution of the weld zone was compared with the prediction of strength. In addition, crystallographic texture evolutions were also predicted and compared with the experimental results.     

航天高强铝合金点焊工艺对焊点质量的细致影响

通过对航天高强铝合金点焊焊核的显微分析,得到了不同焊接参数(压力、电流)对焊核几何尺寸、晶粒大小的影响,获得了焊接参数与焊核显微组织的相关性,能够在焊接参数变化较小、特征信号没有明显变化的情况下观察到焊接参数对焊核质量的细致影响,为点焊过程的精量化控制的进一步研究打下了基础.采用有限元分析软件SYSWELD,对铝合金点焊过程进行了建模仿真.研究了不同电极力、点焊电流与焊点熔核半径等焊点特征量之间的关系及其规律性.     

铝合金电阻点焊的熔核形成过程

点焊过程中熔核形成过程对焊接结构的强度和耐用性具有非常重要的影响.文中采用高速摄像技术研究了焊接电流和电极压力对铝合金电阻点焊形核过程的影响.结果表明,铝合金电阻点焊熔核首先在工件/工件接触面中心处形成,然后沿着水平方向生长,同时垂直方向也有少量的生长,一直扩展到电极头端面直径.熔核尺寸在点焊前80 ms时迅速长大,120 ms后基本保持不变,表明过长的焊接时间是没有必要的.随着电极力的增加,工件会经历较大的塑性变形,导致没有熔核形成.因此常规点焊时,不应采用过高的电极压力.     

电阻点焊熔核微观组织模拟

基于有限差分思想建立了电阻点焊的三维宏观传热模型,并在此模型基础上通过进一步细化网格差分得到枝晶形核和生长所需的温度信息.基于元胞自动机方法建立枝晶形核和生长的微观模型,将已建立的宏观温度场模型和微观元胞自动机模型互相耦合起来,建立了电阻点焊熔核微观组织模拟的宏微观耦合模型.利用耦合模型模拟了5754铝合金电阻点焊一定参数下熔核的微观组织形成过程,所得的模拟结果为"柱状+等轴"晶组织,与试验结果吻合较好.