点焊熔核尺寸与工艺参数关系的模型化处理

针对生产中常用的 1Cr18Ni9Ti板材 ,采用正交试验设计法研究了其交流点焊接头的熔核尺寸 (熔核直径、焊透率 )受主要焊接工艺参数影响的规律性。对实验数据进行了多元线性回归 ,建立了熔核尺寸与焊接电流、焊接时间、电极压力、电极端面尺寸、工件厚度之间关系的数学模型 。

差强差厚三层板电阻点焊熔核尺寸的控制方法

针对差强差厚三层板电阻点焊过程熔核形成规律展开研究,提出采用不对称电极帽匹配方法改善点焊熔核尺寸及可焊性窗口宽度.基于建立的有限元模型,分析了两种电极帽匹配下薄板侧熔核形成过程中的电流密度、温度场及熔核尺寸的变化规律.通过试验对比分析了不同焊接时刻的薄板侧熔核尺寸,并建立了两种电极帽匹配下的差强差厚三层板点焊可焊性工艺窗口.结果表明,该方法能有效解决差强差厚三层板点焊过程中的熔核偏移及薄板侧熔核尺寸偏小的问题,提高电阻点焊过程的鲁棒性.

电阻点焊熔核尺寸的RBF网络模型

以接头质量在线监控为目的,对电阻点焊电极电压和焊接电流等信号进行了时域特征分析,研究了电压、电流信号的周波幅值、峰值、有效值以及接头等效电阻、加热功率的估计方法.利用周波参数时间序列构造RBF神经网络输入向量,进行了点焊接头熔核尺寸预测.结果表明,采用归一化处理后的电流和电压有效值周波序列联合构造输入向量,经样本训练能有效地预测接头熔核尺寸,熔核直径平均验证误差为5.50%,熔核高度的平均验证误差为3.83%,比单独采用动态电阻、加热功率等参数具有更好的精度.

熔核尺寸与点焊工艺参数的回归模型

为了制定合理的焊接规范,保证点焊质量,采用正交试验设计法研究了点焊熔核尺寸与主要焊接参数（焊接电流、焊接时间、电极压力）之间的关系.对试验数据进行了多元线性回归,建立了熔核直径与焊接电流、焊接时间、电极压力、焊件板厚、电极直径之间的数学模型,并对熔核尺寸进行了预测.试验及预测结果表明：预测误差在1%~8%之间,具有较高的预测精度.该预测结果为电阻点焊工艺参数的选取提供了依据,对提高点焊质量有一定的意义.

点焊规范参数对AZ31镁合金熔核尺寸影响的数值模拟

采用有限元分析软件Ansys对1.2 mm厚度的AZ31镁合金工件点焊过程温度场进行了模拟。依次改变焊接电流、加热时间及电极压力,优选出该厚度的AZ31镁合金工件点焊的规范参数,并通过试验加以验证。结果表明,随着焊接电流和加热时间的增加,熔核直径和焊透率逐渐增大;提高电极压力,会使熔核直径和焊透率减小。

焊接参数对不锈钢矩形端面电极电阻点焊熔核尺寸的影响

以传统不锈钢点焊工艺参数为基础,在考虑焊接电流密度、有效连接面积、散热等因素条件下,采用端面尺寸为5 mm×18 mm的矩形端面电极施焊,针对焊接电流、焊接时间和电极压力的变化对矩形端面电极电阻点焊熔核尺寸产生的影响开展研究。试验结果表明,焊接电流和焊接时间对熔核尺寸的影响较为相似,在一定范围内熔核长轴尺寸随着上述参数(13.5~16.5 kA,60~180 ms)的增加而快速增长,超出范围后增长速度放缓或者略有下降;在电极压力小于7.4 kN时熔核尺寸随着电极压力的增长而增长,大于7.4 kN时熔核长轴尺寸快速下降。

不锈钢点焊动态电阻曲线与熔核直径的关系

研究了分流和翘曲变形影响下的不锈钢点焊动态电阻曲线,发现了动态电阻曲线的准稳态电阻值与熔核直径之间的对应关系。

不锈钢点焊动态电阻曲线频谱与熔核的关系

运用快速离散傅里叶变换(FFT)方法,分析了不锈钢1Cr18Ni9Ti点焊动态电阻曲线的频谱特征,并通过对6个焊点的熔核直径的解剖验证,发现了动态电阻曲线幅频图中0Hz及3.1Hz处的幅频值与熔核直径成正比,3.1Hz处的幅频值随熔核尺寸变化的曲线斜率较小,0Hz处的幅频值随熔核尺寸的变化更为敏感。

SUS301L不等厚薄板点焊熔核与残余应力

针对轨道车辆制造中不等厚薄板的焊接质量和强度问题,文中运用专用焊接软件对SUS301L不等厚薄板点焊过程进行了仿真。在仿真结果与试验结果对比的基础上,以焊接电流、电极压力和焊接时间为变量,研究了三者对焊后等效应力的影响。通过熔核尺寸的对比,验证了仿真模型的可行性。研究结果表明,随着焊接电流和焊接时间的增大,焊后高应力区域均增大;随着电极压力的增大,焊后高应力区减小。该研究为SUS301L不等厚薄板点焊提供工艺参考,对轨道车辆生产制造有重要的工程意义。

电极端面尺寸对IF钢镀锌板点焊性能的影响

对DX54D冷轧IF钢镀锌板进行点焊试验,研究了焊接工艺参数及电极端面尺寸对镀锌板点焊性能、焊点拉剪性能及熔核尺寸的影响。结果表明:随着焊接电流的增加,焊点的拉剪强度和熔核尺寸均增大,当电流过大而发生飞溅时,焊点的拉剪强度和熔核尺寸开始降低。随着电极端面半径的减小,电极与工件的实际接触面积减小,引起电流密度升高,导致在相同焊接时间条件下得到相同熔核尺寸和焊点拉剪强度所需焊接电流降低。

压水堆组件骨架点焊的金相检验方法改进研究

在压水堆燃料组件制造过程中,骨架点焊的金相检验是评定焊接质量的项目之一,检验结果直接决定工艺参数。在实际焊接过程中会出现焊点熔核不居中的问题,按照规定的金相检验方法,在焊点中间对熔核尺寸进行检测只能确定其是否符合技术条件,无法了解熔核的真实形态,可能导致检验结果偏小,对工艺参数的确定造成误导。为解决这一问题,对骨架点焊金相的检验方法进行研究,确定了影响检验结果的因素,对检验方法进行改进,从而提高检验的准确性。

核用ODS钢电阻点焊性能

为评价氧化物弥散强化合金(oxide dispersion-strengthened alloy,ODS)钢的电阻点焊性能,使用金相显微镜及扫描电镜观察了9Cr YWT-ODS钢焊点不同区域的组织,测试了焊点的拉伸剪切性能,确定了合适的焊接电流范围.结果表明,焊点不同区域内氧化相尺寸存在明显差异,热影响区回火区温度较低,氧化相细小,热影响区相变区温度较高,氧化相有所长大,熔核区温度很高,氧化相明显粗化.随着焊接电流增大,熔核尺寸增大导致焊点最大拉伸剪切力升高的同时,失效方式由界面失效逐渐转变为部分界面-部分焊点拔出失效及完全焊点拔出失效,继续增大焊接电流到飞溅产生时,熔核尺寸减小引起最大拉伸剪切力降低,失效方式再次转变为部分界面-部分焊点拔出失效和界面失效.根据拉伸剪切试验结果确定合适的焊接电流范围为6.6~7.0 k A.

先进高强钢电阻点焊接头的断裂模式分析与预测

研究了先进高强钢(advanced high strength steel,AHSS)两层板电阻点焊接头的断裂模式,不同的断裂模式会影响点焊接头断裂时的机理、力学性能及断裂位置,基于不同组合下的临界熔核尺寸、最大载荷、断口宏观形貌、初始断裂位置、宏观金相组织以及微观硬度曲线等试验结果,阐明了板材厚度和板材强度两类因素对于断裂模式的影响规律.结果表明,板材强度因素会直接影响断裂模式、初始断裂位置以及最大载荷;板材厚度因素影响断裂模式但不改变初始断裂位置及最大载荷.临界熔核尺寸的影响因素有板材厚度、板材强度、熔核中缺陷以及拔出断裂位置距熔合线的距离.在此基础上,文中提出了临界熔核尺寸(DCR)的预测模型及预测方法,该方法与试验值符合较好,为实际工业应用中的临界熔核尺寸判定提供了理论依据.

Q235薄钢板胶接点焊工艺及性能研究

针对目前胶焊技术研究的不足,对Q235薄钢板胶焊工艺进行了研究。通过加入铝粉来解决胶粘剂导电性的问题,设计正交试验,研究胶粘剂中铝粉加入量及焊接电流、焊接时间对接头抗拉强度和熔核尺寸的影响。结果表明:焊接电流对胶焊接头性能影响最大;随着胶粘剂中铝粉含量及焊接电流、焊接时间的增加,胶焊接头抗拉强度及熔核尺寸均呈现先增大后减小的趋势。当胶粘剂中铝粉含量为1.2g、焊接电流为5kA、焊接时间为2周波时,Q235薄钢板胶焊接头性能最好。

通过监测电极位移的模糊控制铝合金点焊

利用热弹塑性有限元来仿真研究铝合金的点焊过程 ,分析了焊接电流和电极挤压力对点焊质量的影响。研究了电极位移与焊接电流和挤压力间关系 ,证明电极位移表征了点焊质量 ,只要电极位移控制在一个合适的范围内 ,就能得到理想的点焊质量。在此基础上 ,提出监控电极位移 ,利用模糊控制方法 ,实时改变点焊的电流 ,从而控制点焊熔核尺寸 ,达到良好的点焊质量。由于模糊控制的引入 ,极大地扩大了点焊对挤压力等的适应能力 。

微型电容储能点焊机的研制及应用

介绍了自行设计的微型电容储能点焊机的主电路和机械部分,并针对生产中常用的1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了焊接试验。通过对熔核尺寸和接头组织的分析,结果表明:该焊机性能稳定;当电压为110V、压力为15N左右时,能够得到质量较好的焊接接头。

热处理工艺对TRIP980钢板点焊性能的影响

采用不同焊接工艺对TRIP980钢板进行点焊试验,研究了焊接电流、焊前预热及焊后热处理工艺对点焊性能的影响.结果表明,随着焊接电流的增大,焊点的熔核直径和拉剪力均增大,但当电流过大而发生飞溅时,焊点的熔核直径和拉剪力开始减小.焊前预热工艺可提高点焊飞溅电流,进而可以获得更大的熔核直径及拉剪力.在对焊点进行焊后热处理的情况下,当焊接电流与焊后热处理电流之间的冷却时间超过900 ms时,可显著改善熔核组织,降低熔核硬度,提高焊点拉剪力.

焊接参数对高强钢与铝合金点焊接头性能的影响

高强钢和铝合金的连接在汽车轻量化中具有重要的研究价值。针对DP590高强双相钢和6061铝合金分别采用交流和中频逆变点焊机进行电阻点焊试验,研究不同点焊工艺参数对钢一铝熔核尺寸、点焊接头力学性能的影响,并对高强钢一铝合金的中频逆变电阻点焊接头断口形貌进行机理分析。研究表明:当高强钢与铝合金的点焊热输入量较小时,热输入量增加有利于形成较大熔核直径;但增大到一定程度后,会逐渐稳定。同时,高强钢-铝合金电阻点焊熔核尺寸与其接头的正交拉伸、抗剪强度有一定关系,抗剪断裂出现在铝母材侧,断口形貌为明显的韧性断裂。

三层板电阻点焊接头界面力学性能

目的为掌握汽车侧撞区域三层板电阻点焊接头不同界面的承载能力,研究三层板接头力学性能。方法以B1500HS-1.4 mm/B1500HS-1.6 mm/DC06-0.8 mm三层板电阻点焊接头为研究对象,通过剪切拉伸试验结果,对比分析不同界面的力学性能,并对焊点熔核区显微组织、界面熔核尺寸、显微硬度以及失效模式进行研究与分析。结果在三层焊中,当上下两侧板材强度相差很大时,不同界面的三层板点焊接头具有不同的峰值载荷和断裂能量,强强界面的剪切承载能力是强弱界面的6倍;熔核区不同板材处的马氏体含量以及界面熔核尺寸均影响点焊接头的力学性能;热成形钢一侧影响区因原始全马氏体组织出现了软化;拉剪试验条件下,B1500HS-1.4 mm/B1500HS-1.6 mm界面点焊接头失效模式为纽扣失效,B1500HS-1.6mm/DC06-0.8 mm界面点焊接头失效模式为先纽扣失效,后母材撕裂。结论在汽车耐撞设计中应通过承载分配,将碰撞结构力传导至强强界面,并通过隔离设计尽量避免强弱界面受到结构力影响,以提高碰撞性能。

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.