点焊镀锌钢板时电极表面熔敷TiC涂层对电极失效的影响

利用SEM、EDx和XRD等方法分析了在点焊镀锌钢板时电极表面熔敷TiC涂层对电极失效的影响.结果表明:点焊镀锌钢板时电极的失效机制主要是电极和镀锌板之间局部焊接的断裂发生在电极表面而导致的电极磨损,以及电极和镀锌板表面的锌之间的合金化.表面涂敷TiC的CuCrZr电极的寿命(1 200点)是CuCrZr电极寿命(500点)的2.4倍,表面处理能提高电极寿命的主要原因是在点焊镀锌钢板时表面涂敷的TiC层能阻碍电极和镀锌板之间的局部焊接和阻碍电极和镀锌板表面的锌之间的合金化.     

电极表面处理和电极材料对微型点焊时电极粘附的影响

研究了电极表面处理和电极材料对镀镍钢板和镍板微型点焊时电极粘附的影响。结果表明：电极表面涂敷TiC后能提高CuCrZr电极和GlidCop60电极的抗粘附性能，其原因是涂层中的TiC能阻碍电极和镀镍板之间的局部焊接；GlidCop60电极的抗粘附性能优于CuCrZr电极的抗粘附性能，其原因是弥散分布于GlidCop60电极中的Al2O3能阻碍电极和镀镍板之间的局部焊接。     

镀镍钢板和镍板微型点焊时电极粘附机理的研究

研究了镀镍钢板和镍板微型点焊时电极粘附的机理以及焊接电流、焊接时间、电极压力和电极间距对电极粘附力的影响规律。结果表明；镀镍钢板和镍板微型点焊时电极粘附的机理是电极和镀镍板之间的局部焊接，电极粘附力随电极与镀镍板之间局部焊接面积的增加而增加；电极粘附力随点焊电流和点焊时间的减小而下降。此外，电极压力和电极间距对电极粘附力也有一定的影响。     

点焊电极失效的研究进展

综述了在点焊镀锌钢板和铝合金时电极失效的机制和影响电极失效的主要因素。     

点焊电极表面电火花振动熔敷TiC工艺参数优化

为了改善镀锌钢板点焊电极的寿命,选用铬锆铜球型电极,以TiC作熔敷材料,对点焊电极表面进行了电火花振动熔敷功能强化层工艺试验.通过正交试验考察了沉积工艺参数(电容、基体转速、振动频率、沉积时间)对沉积层硬度和厚度的影响.结果表明,电容是影响电火花沉积层硬度和厚度的主要因素;振动频率对沉积层性能有一定的影响;基体转速、沉积时间对沉积层性能影响较小.试验条件下最优工艺参数为电容量30000 μF,基体转速1320 r/min,振动频率50 Hz,沉积时间120 S.     

镀锌钢板电阻点焊电极的失效分析

采用光学显微镜、X射线衍射等方法研究了铬锆铜电极在点焊镀锌钢板时的失效形式,对电极内部组织及其硬度、导电性能在焊接过程中的动态变化进行了监测、分析.结果表明:铬锆铜电极的失效形式主要是塑性变形、合金化和坑蚀;随点焊进行,电极内部发生再结晶和析出相长大,导致电极头部显微硬度明显降低.但对导电性能影响不大;铬锆铜电极失效后端面合金化产物为Cu5相似文献   

铝合金点焊电极烧损失效过程分析

介绍了铝合金点焊电极的烧损失效过程,并对该过程进行了试验分析.结果表明,在只考虑焊点强度而不考虑焊点表面质量的情况下,电极的烧损依次将经历三个烧损阶段,即初始烧损阶段、平稳烧损阶段、快速失效阶段.     

表面渗钛的镀锌钢板点焊电极寿命试验研究

对Cr-Zr-Cu合金的镀锌钢板点焊电极进行了表面渗钛处理，通过点焊电极寿命试验观测了表面渗钛处理前后镀锌钢板点焊的表面质量和电极端面状况。试验结果表明，采用表面渗钛可以提高镀锌钢板点焊电极的耐磨性和热稳定性，从而延长了电极的寿命。     

CrZrCu电阻点焊电极焊接镀锌钢板失效原因分析

为分析CrZrCu电阻点焊电极焊接镀锌钢板失效快的原因,文章通过统计电极端部直径的变化趋势,利用扫描电镜、X衍射仪、显微硬度计对焊点及失效电极端面物相和横截面硬度进行了分析.结果发现在焊接镀锌钢板时,导致CrZrCu电极失效的原因表现为,电极的粘连使得电极材料磨损加快,以及电极端部的合金化使得焊接接触区的电阻发生较大的变化,同时也因为合金化导致硬度变低,进而加快了电极的塑性变形使得电极失效较快.     

镀锌钢板电阻点焊涂层电极研究

文中采用焊点熔核直径标准测定了涂层电极的寿命并分析了点焊过程中电极端面的形貌及成分分布.试验结果表明,镀锌钢板电阻点焊时,在相同条件下,涂层电极抗塑性变形能力明显高于普通电极,涂层电极在焊接过程中所受到的损坏程度要比普通电极小;无涂层电极的使用寿命不少于800点,而涂层电极的使用寿命不少于2 200点,相比无涂层电极,涂层电极的使用寿命提高了2.5倍以上;电极表面的涂层能有效防止镀锌钢板电阻点焊过程中Zn在电极表面的粘连、剥离.     

热镀锌钢板连续点焊时电极损耗对焊接质量的影响

镀锌钢板电阻点焊时由于锌层的影响电极损耗非常严重。以厚0.8mm家电用热镀纯锌钢板DX51D+Z为研究对象,探究在正交试验优化焊接参数后,热镀锌钢连续点焊时焊接接头质量变化的规律和电极损耗的特点。结果表明,当采用I=11 kA、P=2 500 N、T=13 cyc的点焊工艺参数组合可获得力学性能最佳的点焊接头;连续点焊试验初期(150点前)焊点力学强度稳定且焊点成形较好,焊接后期(150～300点)接头力学强度波动大,焊接状况不稳定;电极损耗至失效是接头质量急剧下降的主要原因,电极失效形式为头部塑性变形、端面坑蚀和Cu-Zn合金化,在本试验条件下,Cr-Zr-Cu电极焊至150点后显现不稳定现象,电极寿命约280点;失效电极端面的Cu-Zn合金层约65μm。     

电源控制模式对镍片微电阻点焊过程的影响

恒流控制模式是电阻焊电源最主要的控制模式,然而该模式在焊接初期能量输入较大,易导致不良焊接现象的发生与能量的浪费。为解决这一问题,文中以薄镍片为焊接对象,研究不同电源控制模式对接头形成过程、接头性能和过程能耗的影响。以抗剪强度作为焊点质量评价指标,采用正交试验研究工艺参数对接头抗剪强度的影响,并获得恒压、恒流和恒功率控制模式下的最优焊接工艺参数;对比研究不同模式下最优焊接工艺参数条件下试样的抗剪强度、熔核尺寸、接头形貌、动态电阻和能量消耗。结果表明,恒流、恒压和恒功率模式下均可获得抗剪强度、表面形貌和熔核尺寸相近的焊接接头,接头形成过程物理特征也相似;然而,恒压控制模式下焊接过程能耗仅为23.73 J,远小于恒流和恒功率模式的过程能耗,在实际生产中具有明显优势。创新点：采用正交试验方法研究了不同电源控制模式下工艺参数对薄镍片微电阻点焊接头性能的影响规律,基于焊接过程电特性曲线对比分析了不同电源控制模式下熔核形成过程,通过焊接过程能耗计算,发现在获得相近接头性能的前提下恒电压控制模式下焊接过程持续时间更短、能耗更低。     

Degradation mechanism of electrode tip during resistance spot welding of aluminium alloy sheets

Abstract

This study investigated the electrode life and the electrode degradation characteristics during continuous resistance spot welding of aluminium alloy sheets. When a long welding time and dome radius type electrode were used, the electrode life was extended more than that when a short welding time and radius type electrode are used. The electrode tip is considered to degrade by the following mechanism: an Al–Cu alloy layer is formed at the electrode tip during continuous welding, and then it peels off from the electrode tip transferring to the surface of aluminium alloy sheet. Its peeling makes the electrode tip indented and finally the electrode tip flattens with increasing diameter of electrode tip. In order to eliminate the direct contact between electrode and worksheet, a special Cu foil insert device for resistance spot welding of aluminium alloy sheets was developed and an extremely long electrode life was achieved.     

Numerical simulation of deep cryogenic treatment electrode tip temperature for spot welding aluminum alloy

Deep cryogenic treatment technology of electrodes is put forward to improve electrode life of resistance spot welding of aluminum alloy LF2.Deep cryogenic treatment makes electrode life for spot welding aluminum alloy improve.The specific resistivity of the deep cryogenic treatment electrodes is tested and experimental results show that specific resistivity is decreased sharply.The temperature field and the influence of deep cryogenic treatment on the electrode tip temperature during spot welding aluminium alloy is studied by numerical simulation method with the software ANSYS.The axisymmetric finite element model of mechanical,thermal and electrical coupled analysis of spot welding process is developed.The numerical simulation results show that the influence of deep cryogenic treatment on electrode tip temperature is very large.     

表面处理对热镀锌钢板电阻点焊工艺和性能的影响

通过电阻点焊试验,以及成分、组织和性能分析,研究表面处理对钢板焊接工艺和性能的影响。结果表明,钢板经表面处理之后,由于表面状态和钢板整体电阻的改变,焊接电流窗口发生了变化,但仍处在主机厂的标准要求范围之内;焊点的剪切强度略微减小,显微硬度差别不大;表面预处理前后,钢板表面对电极帽中Cu元素的粘连没有明显的变化,对电极帽使用寿命的影响不明显。     

铝合金点焊电极端面温度数值模拟

采用数值模拟方法研究了铝合金点焊温度场及电极导电导热性能对电极端面温度的影响。电极端面温度是点焊过程温度场的一部分，为研究点焊电极端面温度，建立了铝合金点焊过程力、热、电耦合分析有限元数学模型，采用ANSYS有限元软件，数值模拟点焊过程温度场，研究点焊电极端面温度的影响因素。结果表明，一般电极／工件接触面中心温度在第17ms达到铜铝合金化温度548℃，在58ms达到最高温度577℃。但将电极电阻率降低二分之一、导热率提高一倍时，电极／工件接触面中心温度在第57ms达到最高温度488℃，点焊过程始终未达到铜铝合金化温度。电极导电、导热性能显著影响电极／工件接触面温度。     

镀锌钢板点焊电极寿命预测

采用连续点焊试验与数值模拟相结合的方法预测电极寿命,即利用镀锌钢板连续点焊试验得出电极端面直径随焊接点数增加的规律,并用ANSYS软件模拟不同电极端面直径下点焊区域温度场,得出对应的熔核直径.综合试验及模拟结果得出焊接点数与熔核直径的关系,在定义了保证焊点质量的临界熔核直径情况下,即可得出相应的临界电极端面直径和连续点焊可焊点数,从而预测电极寿命.结果表明,两种方法得出的熔核直径的误差不超过15%.此方法对实际生产过程中的电极修整及更换周期制定具有一定的指导作用.     

热镀锌高强钢点焊的点蚀对电极寿命的影响

建立了点焊过程多物理场耦合的点蚀有限元模型,分析了点蚀对电极端面温度与应力分布的影响规律,并进行相应的试验研究.结果表明,点蚀区域产生更高的温度与应力集中,降低电极使用寿命;点蚀区域在高温高压下容易产生微裂纹,镀层金属元素沿微裂纹渗入电极内部,加速电极失效,点蚀的产生与发展加剧电极寿命下降.     

深冷处理提高镀锌钢板点焊电极寿命的机理

为了提高镀锌钢板点焊电极寿命，作者提出了镀锌钢板点焊电极的深冷处理方法。采用不同深冷处理工艺参数处理了点焊镀锌钢板的Cr—Zr—Cu合金电极，用这些电极进行了镀锌钢板点焊电极寿命试验并与未深冷处理的电极寿命进行了比较。用扫描电子显微镜对深冷处理电极进行了背散射及面扫描分析，用X射线衍射法观测了深冷处理前后的电极晶粒度，测试了电极在深冷处理前后的电阻率。通过对深冷电极微观结构的观测及电极性能的测试，探讨了深冷处理提高镀锌钢板点焊电极寿命的机理。研究结果表明，深冷处理提高了镀锌钢板点焊电极基体的致密性，改变了合金元素的分布，细化了电极材料的晶粒，提高了镀锌钢板点焊电极的导电、导热能力及电极抗压渍变形的能力，从而提高了镀锌钢板点焊电极的寿命。