不锈钢多脉冲点焊过程热膨胀电极位移的变化规律

热膨胀电极位移是反映电阻点焊质量变化的重要指标,然而多脉冲焊接条件下热膨胀电极位移的动态变化与熔核生长的关系规律尚不清楚。基于商业有限元仿真软件ANSYS建立2D轴对称电-热-力耦合模型,对奥氏体不锈钢点焊过程中熔核生长、热膨胀电极位移变化以及各阶段电流对熔核形成的影响规律进行研究,并通过点焊实验对数值计算模型的有效性进行验证。研究结果表明:熔核首先在工件接触面处产生,然后沿径向与厚度方向生长,最终形成椭球状焊核;热膨胀电极位移与液态熔核尺寸具有相同的变化趋势,在焊接后期熔核进入平稳生长后,二者趋于线性相关。多脉冲焊接条件下焊接脉冲对熔核生长影响最大,预热脉冲和回火脉冲对其无明显影响。     

轻量化薄板无铆钉铆接的力学性能及接头断裂机理

轻量化作为汽车节能减排的重要手段,得到世界各国的高度重视。目前车身大都采用多材料混用,而异质材料用传统电阻点焊难以形成可靠连接。无铆钉铆接技术是一种冷成形连接工艺,避免了接头热输入问题,通过材料的机械自锁作用形成有效接头。文章通过控制铆接行程,凸凹模直径等参数对不同材料匹配的铆接试样进行拉剪实验。结合成形过程中力-位移曲线,研究无铆钉铆接接头的力学性能及断裂机理。研究发现,拉剪过程中铆接试样出现三种断裂模式,即上层板铆钉压溃,界面断裂和下层板铆钉塑性变形。其中,发生下层板铆钉塑性变形断裂模式的试样表现出更高的拉剪强度和较好的吸能效果。对于界面断裂、上层板接头颈部发生开裂,接头拉剪强度取决于上层板侧壁厚度。     

轻量化多材料汽车车身连接技术进展*

轻量化作为汽车节能减排的重要手段,得到世界各国的高度重视。综合考虑成本、性能及轻量化效果,采用多材料混合车身设计成为未来最为重要的车身轻量化手段。然而,异质材料物理属性差异大,采用传统电阻点焊技术难以实现可靠连接,使得轻量化多材料混合车身的装配面临巨大挑战。通过对比分析典型异质材料之间的物理属性差异,提出异质材料连接必须面临和解决的三大科学挑战,即界面硬脆相问题、电化学腐蚀问题以及变形和应力问题。在此基础上,对机械连接、熔钎焊、固相焊、胶接等四类异质材料连接工艺的研究进展、优缺点、应用现状以及发展趋势等进行综合分析和评价,旨在为多材料汽车车身的设计与制造提供借鉴。     

轻量化薄壁结构点连接技术研究进展

汽车、机车、飞机、火箭、飞船等载运工具普遍具有薄壁结构特征,薄壁结构的轻量化是提高载运工具性能和竞争力的关键。综合考虑轻量化的成本和效果,采用多材料、多结构混用,在降低产品自重的同时为产品设计提供更多的选择,已经成为轻量化技术发展的必然趋势。电阻点焊和铆接作为典型的点连接工艺,大规模应用于载运工具薄壁结构的制造,是先进制造领域的基础工艺。然而,高强钢、高强铝合金、铸铝、镁合金、复合材料等高比强度轻量化材料以及铸件、挤压型材等轻量化结构的应用对传统点连接工艺提出巨大挑战,也促进了传统点连接工艺的技术变革和新型复合连接工艺的创新发展。为此,本文从电阻点焊、铆接以及复合点连接工艺三个方面进行综述,系统阐述了近年来各工艺的研究进展,重点分析了新工艺的机理、优势、局限性、应用现状及发展趋势,旨在为新型轻量化薄壁结构的设计与制造提供有益借鉴。     

无铆钉铆接强度及失效模式预测

根据无铆钉铆接接头拉剪实验失效模式和接头截面几何尺寸给出拉剪强度计算公式,经过不同材料组合验证,计算公式与实际拉剪强度有较好的一致性。基于上述结果,在不破坏无铆钉铆接接头的前提下,根据实验材料厚度、凸凹模几何尺寸,建立关键尺寸估算模型,推导出拉剪强度估算公式,为实际生产提供参考和指导。     

轿车车身轻量化及其对连接技术的挑战

2009年中国以300多万辆的优势,首次超越美国,成为世界汽车产销第一大国,比预计提前了5～6年。中国车市的优异表现,不仅有效拉动了中国本土汽车产业链的发展,也为经济危机条件下世界汽车工业做出巨大的贡献。然而,全球产销第一带来的不仅仅是欣喜,更多的则是压力。中国汽车工业在技术水平、创新能力、品牌影响力以及国际竞争力等方面与世界汽车强国还有明显的差距。与此同时,汽车工业也成为我国能源安全、低碳经济和城市环境的巨大负担,使其发展受到限制,转型迫在眉睫。汽车轻量化作为降低原油消耗和尾气排放的重要手段,已经得到世界各国的高度重视,成为世界汽车强国提高品牌竞争力的重要手段。对全球汽车车身轻量化的方法和发展趋势进行综述,分析车身轻量化技术的发展对焊接与连接的挑战,并对新型的车身连接技术进行分析和评价,以对我国轻量化车身的设计与制造提供有益借鉴。     

基于公差带的电阻点焊质量评价方法

电阻点焊工艺因其高效率和低成本的优点被广泛应用于汽车、轨道交通以及航空航天等载运工具薄壁结构的制造.传统人工抽检的质量监测方法效果差、效率低、成本高,不适合快节拍大批量的生产制造.研究了 一种基于动态电阻时域信号的点焊质量过程检测方法,通过对不同板材匹配和上下公差带范围条件下接头质量的分析,来验证该质量评估方法的可靠性,进而研究该方法是否能够改善车身质检的效率和效果.该研究结果旨在为进一步突破电阻点焊质量监控技术提供借鉴.     

基于力与位移信号的自冲铆接质量在线监测

基于Labview软件建立了自冲铆接过程信号动态测量系统,研究了自冲铆接过程力和位移信号随时间的变化规律以及接头成形过程中力和位移的演化特征,提出以力和位移信号的特征量在线评估自冲铆接接头质量的方法,并重点研究了不同板件间隙、铆接力和凹模尺寸下力及位移信号的演化规律,并结合接头的剖面形态和准静态拉伸强度,分析了通过力和位移信号在线监测铆接接头质量的可行性。     

工艺参数对QStE460TM酸洗钢电阻点焊接头性能的影响

随着轻量化在车身制造中的应用,新材料焊接性能的研究至关重要。通过一系列焊接实验获取不同焊接工艺参数条件下QStE460TM酸洗钢电阻点焊接头,同时对接头的几何形貌、显微硬度和准静态力学性能进行对比分析,结果表明:随着点焊电流的增大,QStE460TM酸洗钢的熔核直径和接头准静态强度增大,而熔核区的显微硬度下降;随着焊接时间的增加,QStE460TM酸洗钢的熔核直径先增大后趋于稳定,熔核区显微硬度和接头准静态强度呈现先增大后降低的特点。     

铝钢电阻单元焊冲裁过程建模

针对铝钢异种材料电阻单元焊工艺的铆钉冲裁过程,建立了冲裁过程二维轴对称有限元仿真模型,对冲裁过程中接头的几何形貌演化以及应力分布特征进行了分析,并利用该模型研究了铆钉头部形貌、铆钉腿部形貌、落料模凸台宽度、落料模凸台高度和铆钉与落料模间隙等五个几何特征对冲裁过程及冲裁接头质量的影响规律,提出了铆钉和模具几何形貌的优化建议。