带锯条闪光对焊工艺参数优化及接头性能研究

摘要

闪光对焊是一种高效的焊接方式，其自动化程度高、焊接质量稳定优异，已经越来越多地应用在工业的各个领域。带锯条的焊接正是应用了这种技术，但由于我国对闪光焊接的研究落后于发达国家，所以闪光焊机大多依赖进口。
　　本文基于国内企业研制的带锯条自动闪光对焊机，经过深入研究自动闪光对焊机的工作原理后，将焊机控制焊接工艺参数的方式进行了解析，并建立了各个焊机设置与实际焊接工艺参数之间的对照关系。
　　依据闪光对焊的原理，利用ANSYS有限元软件建立模型，对带锯条的闪光焊接过程进行了温度场的数值仿真，模型综合考虑了材料的热物性参数，利用“生死单元”技术模拟了焊接中材料的烧损，通过单元实体分层加载模拟了焊接中接触电阻生热的过程。通过比较不同的焊接速度得出了温度场的变化规律，为后续焊接工艺参数优化试验提供了理论参考依据。
　　根据仿真得出的结论以及查阅资料得到的相关数据，设计了正交试验来改善焊接工艺，主要考虑了闪光速度、焊接电压、顶锻压力与焊接时值等几个参数，通过主观评价焊接质量及拉力试验双重指标对焊接质量进行评估，分析了各参数对接头焊接质量的影响规律。经过试验得到了不同规格带锯条的最优参数水平组合，并得出了各个参数对焊接质量影响的重要程度。
　　闪光焊接的带锯条强度高，但是韧性差，且带锯条工作在动载荷条件下，交变载荷会导致锯条背身的断裂。本研究根据工作要求，对闪光焊接后的带锯条进行焊后热处理，以消除其残余应力并改善其韧性。通过单因素试验，分别对热处理过程中的保温温度和保温时间进行了调整，经过拉伸试验、硬度测试与显微组织的观察分析，得到了焊后热处理的合理工艺参数组合。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景、来源与意义

1．2 闪光对焊概述

1．2．1 焊接原理

1．2．2 焊接工艺过程

1．2．3 焊接缺陷及工艺参数的选择

1．3 闪光对焊技术的研究现状与发展

1．4 焊接数值模拟技术的现状与发展

1．4．1 焊接数值模拟技术的研究发展概述

1．4．2 闪光焊接温度场数值模拟研究进展

1．5 论文的主要研究内容

2 闪光对焊机及其主要工艺参数

2．1 焊接设备介绍

2．2 闪光对焊机与各主要焊接工艺参数的匹配

2．2．1 闪光速度

2．2．2 项锻压力

2．2．3 焊接电压

2．2．4 焊接时值

2．3 影响焊接质量的其它因素

2．4 本章小结

3 闪光焊接温度场数值仿真

3．1 有限元仿真思路

3．2 温度场仿真基本理论

3．2．1 热传递的方式及其方程

3．2．2 接触电阻处理方法

3．2．3 相变的处理方法

3．3 带锯条闪光对焊温度场仿真

3．3．1 温度场计算过程及其假设与简化

3．3．2 具体数值仿真过程

3．3．3 计算结果及其分析

3．4 本章小结

4 带锯条焊接工艺参数优化

4．1 试验设计

4．2 试验材料

4．3 焊接工艺参数试验

4．3．1 实验步骤及性能检测

4．3．2 试验结果及分析

4．4 本章小结

5 焊后热处理工艺参数优化及接头性能研究

5．1 JMatPro材料仿真分析

5．2 试验设计及检测方法

5．3 实验结果及接头性能分析

5．3．1 接头拉伸试验结果及分析

5．3．2 接头硬度测试结果及分析

5．3．3 接头金相组织图像分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

致谢