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。     

深冷处理对铝合金点焊电极烧损的影响

为研究深冷处理对铝合金点焊电极烧损的影响，采用深冷处理和未深冷处理两种铝合金点焊电极进行了点焊工艺试验，观测了两种电极端面宏观形貌和焊点表面宏观形貌。测试了达到未深冷处理电极寿命焊点数时两种电极端面的显微硬度。采用X射线衍射方法对达到未深冷处理电极寿命焊点数时的两种电极端面进行了分析。研究结果表明：在点焊工艺试验过程中，在一定的焊点数条件下，深冷处理电极端面和所焊焊点表面比较光亮、圆整；电极端面的显微硬度较低，并且分布均匀；电极端面未发现烧损后的产物，深冷处理使电极烧损程度显著降低。     

Microstructure of deep cryogenic treatment electrode for resistance spot welding of aluminum alloy

Cr-Zr-Cu alloy electrodes for resistance spot welding of aluminiam alloy are treated by deep cryogenic treatment processes.The Cr-Zr-Cu alloy electrodes are analyzed by transmission electron microscope(TEM),and results show that the common dislocation in Cr-Zr-Cu alloy electrodes is changed into the dislocation loop,and twin crystal is found after deep cryogenic treatment.The parallel twin crystal band is observed by selected electron diffraction(SED)and the twin crystal plane is marked as(111).The Cr-Zr-Cu alloy electrode is studied by X-ray diffraction(XRD)and results show that the intensity of diffraction peak is obviously changed after deep cryogenic treatment,and the grain rotates to preferred orientation.The Cr-Zr Cu alloy electrode is studied by positron annihilation technique(PAT)and results indicate that the amount of vacancy defects is less than that of Cr-Zr-Cu alloy before deep crybgenic treatment.The main elements in Cr-Zr-Cu alloy are studied with X ray photoelctron spectroscopy(XPS)and the intensity of spectrum peak is increased after deep cryogenic treatment.     

电极深冷处理对镀锌钢板点焊质量的影响

采用深冷处理的方法处理了点焊镀锌钢板的电极，进行了电极深冷处理前后的点焊接头强度试验，研究了深冷处理对镀锌钢板点焊接头强度的影响。试验结果表明：电极深冷处理改善了镀锌钢板点焊工艺，提高了点焊接头强度，从而提高了点焊质量。     

Effect of deep cryogenic treatment on mechanical behavior of a Cu-Cr-Zr alloy for electrodes of spot welding

The effects of deep cryogenic treatment on mechanical behavior of a Cu-Cr-Zr alloy for electrodes of spot welding were investigated employing Brinell-hardness testing unit, abrasion examination machine, electronic almighty testing machine and X-ray stress analyzer. Tensile fracture surfaces of the alloy were characterized by scanning electronic microscope （SEM） with energy dispersive X-ray spectroscopy （EDS）. The results showed that, after deep cryogenic treatment, σb and σ0.2 increased 23 MPa and 21 MPa respectively, the wear rate of the alloy exhibited the trend of decrease with the decreasing temperature and increasing time of deep cryogenic treatment, and the surface residual stress of the alloy was partially eliminated by deep cryogenic treatment.     

电极形状对AA5182铝合金电阻点焊性能的影响

采用自主设计的球面电极(spherical electrode, SE)进行铝合金的电阻点焊研究,从电极寿命、裂纹抑制及接头拉剪载荷三个方面,比较其与普通平端面电极(flat electrode, FE)对AA5182铝合金电阻点焊性能影响的差异,并结合SORPAS模拟结果验证和分析了产生这种差异的机理. 结果表明,针对AA5182铝合金中频直流电阻点焊,采用这种自主设计的SE电极所得的焊点拉剪载荷总体较高,裂纹风险因子也较小(SE:0.105～0.110, FE:0.148～0.152),焊点的裂纹呈现短而小的特征,电极寿命明显优于FE电极.     

矩形端面电极电阻点焊温度场数值模拟

基于ANSYS有限元分析软件,对电极端面为矩形的电阻点焊温度场进行数值模拟研究.在综合考虑模拟精度和具体工艺条件的基础上,对物理模型进行适当的简化处理,建立了矩形端面电极电阻点焊温度场1/4三维有限元分析模型,接触电阻采用电阻率的形式进行处理.结果表明,在焊接初期电极压力在电极端面边缘形成较大的应力分布,使得最高温度分布在电极边缘区域,随着焊接时间增加,接触电阻减小,最高温度向内部转移形成熔核,此时与传统点焊情况相似.     

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.     

5052-O铝合金电阻点焊裂纹产生机理及抑制

首先以5052-O铝合金(Al-Mg合金)为分析材料通过单脉冲电阻点焊工艺分析裂纹的产生及其机理,然后利用SORPAS软件模拟分析单脉冲、多脉冲工艺的裂纹倾向性,探讨采用平直端面电极+多脉冲工艺对接头热影响区液化裂纹的作用,并在优化电极+多脉冲工艺下结合模拟结果验证并分析抑制特定区域液化裂纹产生的机理.结果表明,多脉冲工艺相对于单脉冲而言,其裂纹危险分布系数有所降低,多脉冲工艺对裂纹产生的倾向性影响仍然较小,但是在优化电极+多脉冲工艺下电极端面的环状凹痕能够完全抑制裂纹的产生,并能够提升点焊接头的力学性能.     

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。     

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...     

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.     

镁合金钨极氩弧焊接头深冷强化机制

针对镁合金焊接接头软化问题,文中提出了AZ31镁合金TIG焊接接头深冷强化方法,进行了镁合金TIG焊接工艺试验和焊接接头的-160℃,8 h深冷处理试验;深冷处理使镁合金焊接接头抗拉强度从212.4 MPa提高到246.6 MPa;用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等观测了焊接接头深冷前后的微观组织与结构,分析了焊接接头深冷强化机理.结果表明,深冷处理使镁合金TIG焊接接头形成亚晶结构,第二相Mg17Al12颗粒弥散析出,提高了基体连续性,第二相颗粒数量增加,使接头组织细化并获强化,深冷处理使焊接接头的晶粒发生转动与位错转化为位错环,使接头组织产生孪晶,强化了焊接接头.     

6061-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊疲劳性能分析

对6061-T6铝合金点焊接头进行单点疲劳试验,确定6061-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊的疲劳断裂原因,得出6061-T6铝合金的S-N曲线以及条件疲劳极限.通过对载荷水平为1.5 kN的6061-T6 RFSSW疲劳试样进行金相分析以及断口扫描分析,得到了6061-T6铝合金疲劳断裂原因以及疲劳断口特征.结果表明,6061-T6点焊接头中的钩状缺陷和上下板结合处缺口尖端的应力集中是造成疲劳破坏的主要原因,疲劳裂纹始于上下板搭接处焊点的钩状缺陷外边缘,即缺口尖端处;在焊接过程中,应通过优化工艺参数尽量减小钩状缺陷的尺寸以及降低缺口处的应力集中,从而提高焊点的疲劳寿命.     

铝合金和低碳钢的电阻点焊数据特征

研究了电阻点焊过程中不同条件下的电极位移和电极压力的数据特征.试验设备为170 W逆变直流点焊机.采用多通道高速数据采集系统采集电极位移和压力数据,用MATLAB进行数据分析,比较了5182铝合金和低碳钢的点焊行为特征.结果表明,当熔核长大到一定程度后,铝合金熔核膨胀速率不会像低碳钢那样达到零值,且电极力会出现一个峰值,该峰值预示着熔核已经达到了足够的尺寸.     

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.     

铝合金电阻点焊质量特征的提取与分析

为了建立在线电阻点焊质量检测系统,研究了用中频逆变直流点焊机焊接铝合金5182时动态电极位移和压力的特征,讨论了相关质量特征的焊接过程监控策略.结果表明,在焊接开始阶段,电极位移和压力均迅速上升,其后上升速率减缓.电极位移和压力的上升速率均正比于焊接电流,且当喷溅发生时,二者均有一个突降过程.在焊接过程中,即使熔核达到足够大的尺寸,电极位移上升速率也不会下降至零.当产生较大的焊点熔核时,电极压力曲线会出现一个峰值.     

用电流波形控制法提高镀锌钢板点焊电极的寿命

作者通过分析镀锌钢板点焊电极寿命降低的原因，提出了提高镀锌钢板点焊电极寿命的电流波形控制法。采用该方法进行了点焊电极寿命试验，研究了工件表面飞溅率和电极寿命随焊前电流脉冲的幅值、焊前电流通电时间的变化规律。试验结果表明：采用电流滤形控制法可将镀锌钢板点焊电极的寿命由原来的400点以980点；工件表面的飞溅率及电极寿命与焊前电泳脉冲幅值、焊前电流通电时间有关。     

TiB2/Cu复合材料作电极点焊镀锌钢板的失效分析

研究了含 Ti B2 为 1.5 %的铜基复合材料 (Ti B2 /Cu)作电极在点焊镀锌钢板时的失效形式 ,结果表明 :Ti B2 /Cu电极在点焊镀锌钢板时的平均使用寿命是 Cu Cr Zr合金电极的 4倍 ,Ti B2 /Cu电极的失效形式主要是表面的合金化 ,少量的细碎翻边、粘附和坑蚀 ,不出现蘑菇状 ,是一种较好的点焊电极材料