铝合金电阻凸焊过程直接模拟

文中采用ANSYS对电阻凸焊过程进行直接模拟,选用plane223单元同时模拟热、电、结构耦合过程,模拟焊核尺寸与试验结果基本吻合,验证了模拟算法的正确性.结果表明,预压阶段的最大应力、应变位于凸焊筋周围,最大应力超过材料屈服极限,凸焊筋周围形成塑性变形区;通电焊接过程,最高温度位于凸焊筋与封装盖板的贴合面上,随着温度升高凸焊筋迅速压溃,通电后半阶段为焊核形成阶段,最终得到的熔深为1.42 mm;直接模拟电阻凸焊过程可以为选择合理的凸焊工艺参数提供良好的理论依据.     

自定位组合电极在多点凸焊中的应用

针对大平面棒状电极在多点凸焊中出现的焊件脱落、一侧被烧黑、粘附焊渣等焊接缺陷,从多点凸焊前的均衡受力,均匀变形角度出发,设计能自动对中的自定位组合电极,较好地克服了上述缺陷,且接头抗扭强度提高,电极寿命增加,节电效果明显。     

轿车车门铰链焊接变形分析I.基于复合有限元法的凸焊工艺过程模拟

作为轿车车门铰链凸焊焊接变形研究工作的一部分，根据轿车车门凸焊的具体情况，建立了一个二维有限元凸焊模型。并通过一个复杂的复合有限元分析流程，对整个凸焊工艺过程进行了完整的分析，得到了凸焊凸点压溃过程，凸焊焊核成形过程以及焊后温度场分布等一系列结果。并将模拟得到的成形焊核与试验结果相比较，得到了较好的结论。文中的研究结果将为接下来的凸焊焊后残余应力和焊接变形分析打下良好的工作基础。     

厚板多层焊的数值模拟分析

在建立厚板多层焊的三维有限元数值分析模型的基础上,利用ANSYS软件中的单元"生死"技术处理多层焊问题,模拟得到了厚板多层焊时的温度场分布规律,并利用红外热像仪实时测定了实际焊接过程的温度场.比较实测温度场和模拟温度场的结果表明,模拟结果与试验结果基本吻合,证明所建数值模型是正确的.     

考虑金属逐步填充的多道焊温度场数值模拟

采用“单元死活”有限元技术自行编制了控制焊接过程金属填充的子程序,利用Marc有限元软件以低碳钢为例进行了三维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,温度场计算结果与试验测量值十分吻合。将计算结果与未考虑材料逐步填充的多道焊计算结果进行了比较。结果表明,是否考虑金属逐步填充对多道焊计算结果影响很大,在多道焊次数较多时不可忽略。为更准确的多道焊应力分析打下了基础。     

基于多场耦合的车门铰链凸焊过程有限元仿真

凸焊被用于连接某车型的车门铰链和加强板。针对实际生产现场中车门铰链在焊接装配后出现的上下铰链不同轴问题，基于ANSYS软件，建立了基于多场耦合的凸焊过程数值仿真模型，通过直接耦合法和顺序增量耦合法交互，完成了结构、电、热三场耦合分析，并与实际测量数值对比，获得良好仿真效果。     

电阻点焊熔核设计的数值模拟

在电阻点焊的熔核形成过程中,采用了逆向思维的研究思路,利用有限元软件建立轴时称热-电-力耦合场的模拟模型,研究并分析了点焊熔核形成过程的温度场,经过有限元反复的模拟分析获得所要求熔核的工艺参数.结果表明,通过有限元进行点焊熔核设计的研究方法是可行的,既节省了试验费用,又大大缩短了点焊试验周期.     

点焊熔核尺寸及焊接电流逆过程设计

提出了点焊接头的逆过程设计方法,根据力学性能要求确定合格熔核的形状尺寸参数,据此构建数值模型,通过模拟计算确定形核所需的电流参数.采用三种规则形状的点焊熔核受拉伸应力的模型,研究点焊焊接结构的力学性能与熔核尺寸的关系,通过分析不同形状熔核的应力云图和拉伸应力随熔核半径、焊透率变化的关系,对熔核形状进行选择与评价;模拟分析出应力分布均匀,应力集中小的熔核形状,利用有限元方法对球台形熔核进行反向模拟计算,得到了形核所需的焊接电流曲线.     

616装甲钢厚板结构件多层多道焊数值模拟及试验验证

考虑施加约束条件对焊后变形及残余应力的影响,建立616装甲钢厚板结构件多层多道焊有限元模型. 利用Sysweld软件对616装甲钢厚板结构件多层多道焊焊缝截面尺寸、焊后残余应力进行了模拟计算,计算结果与试验结果吻合较好,证明了模型的准确性. 对616装甲钢厚板结构件多层多道焊特征点热循环变化趋势、焊后变形情况进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好. 结果表明,距离熔合线越远,峰值温度越低,达到峰值的时刻越滞后,受热程度越低. 焊缝两侧、起弧端、收弧端是发生残余形变的主要区域,是高应力值的集中区.     

MIG焊熔敷快速成形温度场数值模拟

运用ANSYS软件对熔化极气体保护焊在45钢板上单层堆焊成形的温度场分布进行了模拟,采用ANSYS软件中的APDL语言和单元"生死"技术,实现了移动热源加载下堆焊材料逐步成形,分析了在相同条件下,间隔堆焊和顺序堆焊在成形过程中温度场的变化情况.分析表明,间隔堆焊成形时峰值温度低,温度场分布梯度小,并且高温停留时间短,奥氏体晶粒不易粗化,有利于提高成形件的性能.     

电阻点焊熔核形成过程磁流体动力学分析

引入磁流体动力学理论,采用解析方法对电阻点焊熔核形成过程中电场、磁场、热场、流场及其相互耦合进行了系统的分析,揭示了点焊熔核形成过程中各物理场的特征,以及它们相互作用对熔核内熔化金属流动的影响规律.研究发现,在焊接电流及其感应磁场相互作用产生的磁场力的作用下,熔化金属磁流体仅仅在通过电极轴对称轴的对称平面内绕四个核心做旋转运动,并且金属流动开始于结合面,最大速度也出现在结合面上.这为进一步通过有限元方法深入研究电阻点焊熔核形成多物理场耦合过程提供了重要的简化依据.     

管板单边电阻点焊环状焊点力学性能分析

电阻点焊接头的焊接强度由母材和熔核的材料属性及几何特征决定.管板单边电阻点焊由于其焊接结构的特殊性,生成熔核的外形为环状,其强度不能用传统的圆形焊点强度经验公式计算.环状熔核的特征影响因素复杂,物理试验存在不确定性,通过大量试验方法难以建立焊接强度和影响因素之间的关系.基于拉剪试验原理,采用计算机模拟试验和试验设计方法,设计试验并统计得出低碳钢焊接强度和环状熔核几何特征因素之间的关系,并对其影响规律做了深入研究,为环状熔核质量的评估提供了依据.     

铝合金搅拌摩擦焊接头焊核区等轴再结晶组织的形成机制

建立了搅拌摩擦焊铝合金接头焊核区等轴再结晶组织形成过程的物理模型，详细阐述了焊核区的组织形成过程。试验结果表明，热循环的作用导致搅拌头附近的母材发生软化，形成软化层；软化层在搅拌头的机械搅拌作用下发生塑性流动，软化层内不同的流层间流速不同，存在速度梯度。在流层间的界面处产生粘性摩擦剪应力。在粘性剪应力的作用下，母材轧制态下的板条状组织被拉长，并发生强烈的弯曲变形，当弯曲程度超过了其晶界所能承受的上限时，原有的板条状组织晶界被破坏而逐渐消失，板条内的等轴再结晶组织按能量最小原理重新排列，形成焊态下无序、无方向性的等轴再结晶组织排列。     

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.     

非等厚异种钢电阻点焊熔核成形的多元非线性回归模型

利用多元非线性回归正交组合的方法进行试验设计,分析两种厚度不一的异种钢板电阻点焊工艺.试验将表征非等厚异种钢材料电阻点焊熔核形状的熔核直径、熔核偏移,作为考察指标,将焊接脉冲电流、电极压力、焊接时间、热处理脉冲电流4个工艺参数,以及各参数之间的交互作用作为影响指标的因素,得到可预测熔核形状参数的回归数学模型.结果表明,优化的回归数学模型可实现该类非等厚异种钢电阻点焊接头熔核成形的较为有效的预测.在模型的基础上分析各工艺参数及各交互作用对焊点质量的影响规律,可进而对该类材料电阻点焊工艺参数进行优化设计.     

Influencing factors on nugget formation during multipoint welding by single-side resistance spot welding

ABSTRACT

Recently, weight reduction and improvement of crashworthiness of auto bodies have become important issues. At the same time, stiffness of auto bodies is also needed to ensure a smooth ride. Using hollow parts, such as bended pipes and hydroformed parts, is one of the solutions to the demand for both rigidity and light weight.

To weld hollow parts and sheet panels together, welding methods which allow us to access from one side are required. Single-side resistance spot welding (single-side RSW) process is one of those, and has recently been attracting attention.

However, because of the long current path and small electrode force, it is difficult to concentrate the electric current in the welding spot compared with conventional direct resistance spot welding (direct RSW). Furthermore, in multipoint welding, shunt current will occur easily, and the nugget formation will be inhibited.

To obtain a guideline for making sound nuggets, influencing factors for shunt current were investigated. In addition, a numerical study was carried out to discuss the difference between direct RSW and single-side RSW.

According to the CAE analysis, the shunt current of single-side RSW will be higher rate than direct RSW. The rate of shunt current was influenced by the electrical resistance of its current path. For this reason, with shorter distance between welding points, or with lower electrical resistance of material, it is difficult to get large nuggets. By enhancing the electrical resistance of shunt current path, shunt current could be reduced and a larger nugget would be obtained.