基于时间约束的镀锌钢板点焊熔核机理及性能研究

摘要

为了提高汽车车体的使用寿命,增加车体材料的抗腐蚀性能,常在钢板表面镀涂覆层进行表面防护,目前用得最多的是镀锌钢板。由于镀锌层的低熔点、低硬度、低电阻率,给点焊带来了一些问题。本文旨在研究基于时间约束的镀锌钢板电阻点焊问题,即在保证焊点强度不降低的条件下,尽量缩短焊接时间,从而节省了单点焊接时间,进而提高车身装配的工作效率,降低汽车生产成本。同时,在汽车车身上的4000~6000个焊点中,由于许多结构部件存在三层板或多层板搭接的接头,又由于设计的结构工艺性以及车身轻量化后的一些重要部位需要加强板,因此会有几十处焊点都是三层板甚至多层板的焊接,研究含镀锌板的三层板点焊熔核机理及其硬规范工艺优化问题就显得尤为必要。
　　本文中实验材料分别为0.65mm厚的镀锌板a、0.65mm厚的裸板b以及0.70mm厚的裸板c。采用数值模拟和工艺实验相结合的方法,对基于时间约束的低碳钢两层板和含镀锌板的三层板电阻点焊进行了研究,模拟了点焊熔核形成过程,分析了动态电阻变化规律,观察了点焊熔核金相组织,测试了力学性能,最终分析了点焊熔核机理。对两层镀锌板组合a+a和三层板组合a+b+c进行了电阻点焊硬规范工艺参数优化,得到了最佳工艺参数。此外,还研究了含镀锌板的三层板不同板材间的拉剪强度,并分析原因。
　　通过对基于时间约束的两层镀锌钢板电阻点焊的研究,结果表明:镀锌层大大降低了材料的焊接性,含有锌层的界面总是需要更长的时间来产生熔核;对于两层镀锌板组合a+a,根据正交试验结果,当焊接时间为7cycle、电极压力为2.0kN、焊接电流为9.5kA时,可获得最质量最佳的焊点。
　　对含镀锌板的三层板组合 a+b+c的电阻点焊进行研究,结果表明:熔核最初是在裸板与裸板的接触面上产生的,经历横向和纵向扩展,直至形成完整熔核;熔核为椭圆形状,熔核区主要为贝氏体组织及少量先共析铁素体、马氏体组织;由于三层板界面处熔核直径的差异,上板(镀锌板)和下板(裸板)间的拉剪强度在焊接时间变化过程中均小于中板(裸板)和下板之间的强度;当焊接时间为4cycle或5cycle,电极压力为3.0kN或3.2kN,焊接电流在9.0kA~10kA之间时,所得焊点中板与下板间的拉剪强度在没有飞溅的情况下均比原规范提升25％以上。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2电阻点焊的工艺特点及其应用

1.3 低碳钢电阻点焊研究现状

1.4 电阻焊专用软件SORPAS在汽车行业的应用

1.5课题研究的内容

第二章 实验材料、设备及方法

2.1 实验材料及样品规格

2.2 点焊工艺实验方法设计及实验设备

2.3 点焊接头强度及组织测试

第三章 基于时间约束的两层镀锌板点焊熔核机理研究及工艺优化

3.1 基于时间约束的低碳钢两层板点焊熔核形成机理研究

3.2 两层低碳钢板动态电阻分析

3.3 两层板电阻点焊接头组织分析

3.4 两层镀锌板电阻点焊硬规范工艺参数优化

3.5 本章小结

第四章 含镀锌板的低碳钢三层板点焊性能研究

4.1含镀锌板的低碳钢三层板点焊熔核形成机理研究

4.2 含镀锌板的三层板电阻点焊的动态电阻分析

4.3 低碳钢三层板点焊熔核组织分析

4.4 三层板点焊接头不同板材间的拉剪强度对比分析

4.5 工艺参数对低碳钢三层板点焊接头力学性能及熔核尺寸的影响

4.6 含镀锌板的三层板点焊硬规范工艺研究

4.7 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

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