非等厚铝合金电阻点焊形核过程研究

摘要

电阻点焊作为焊接技术的重要组成之一,是一种高效、易于实现自动化的材料连接方法,广泛地应用于汽车工业、航天航空、电器制造和建筑工程等领域。而在非等厚板材的电阻点焊中,熔核的偏移是一个重要的问题。偏移的结果使得熔核在贴合面上的尺寸小于熔核直径,同时也使其在薄件中的焊透率小于规定值。它对点焊质量有很大的影响。本文针对非等厚板材点焊过程研究其熔核形成的机理以及各个工艺参数对其影响,制定出适合于非等厚板材点焊的工艺,保证焊点的质量和工件的有效连接。
　　本文首先建立了电阻点焊不同厚度组合以及工艺参数下的两层板、三层板三维热传导模型,分别计算了其点焊的温度场分布,采用分子动力学理论模拟计算了铝合金点焊界面变化和接触电阻变化。根据计算结果得知,在非等厚板点焊形核过程中,熔核偏移主要是由焊接区在加热过程中焊件析热和散热不均所致。非等厚两层板其点焊熔核形成前,散热作用的强弱是影响高温区域偏移的主导因素,高温区域随着焊接时间的增加向散热少的厚板处偏移。熔核开始形成后,析热作用的强弱成为主导熔核偏移的因素,熔核向具有大电阻,散热少的厚板一侧偏移。对于全等厚三板组合和上下对称型三板组合,熔核形成过程中不产生偏移现象。分别于两个焊件接触面同时升温,形成两个小熔核,随后两个熔核在三板厚度方向对称中心处形成了包括上下接触面和中间板的一个大熔核。非等厚三层板组合熔核开始形成于三板厚度方向的对称中心处,熔核长大后,其厚板侧熔核截面值大于薄板侧,熔核发生偏移现象。本文将高速摄像系统加入到实验中,实时记录了两层板、三层板不同厚度情况下熔核的形成过程,从而验证了模拟过程的正确性。
　　对铝合金1.0mm/1.5mm,0.5mm/1.0mm/1.5mm,0.5mm/1.5mm/1.0mm厚度组合的点焊过程的研究来找出不同焊接条件下熔核偏移规律,并采用力学实验进一步验证了规律的准确性,制定出避免熔核偏移、保证焊点质量的工艺参数。对于两板组合其合适的电流值范围是16kA~19kA,焊接时间是160ms,电极压力保持在0.1MPa。对于0.5mm/1.0mm/1.5mm厚度组合,合适的电流值范围是15kA~19kA,焊接时间介于120ms~220ms。对于0.5mm/1.5mm/1.0mm厚度组合,合适的电流值范围是15kA~17kA,焊接时间介于120ms~220ms。电极压力均为0.1MPa。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2电阻点焊质量控制的研究方法和进展

1.3本课题的主要研究内容

第二章 非等厚铝合金板点焊熔核形成机理研究

2.1铝合金两层板、三层板点焊熔核形成数值模拟

2.2铝合金点焊界面分子动力学模拟

2.3温度场模拟结果分析与讨论

2.4点焊高速摄影实验验证

2.5本章小结

第三章 非等厚铝合金两层板点焊熔核性能研究

3.1实验设备

3.2实验材料

3.3非等厚两层板点焊熔核偏移研究

3.4实验结果讨论与分析

3.5本章小结

第四章 非等厚铝合金三层板点焊熔核性能研究

4.1非等厚铝合金三层板点焊熔核研究内容

4.2三板点焊熔核偏移规律研究

4.3三层板点焊试样工艺参数制定

4.4本章小节

第五章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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