铜/镀镍钢微电阻点焊接头形成机理

采用微电阻点焊对纯铜和镀镍钢片异种金属进行了点焊连接,通过拉剪试验、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究了镀层金属镍在铜/镀镍钢片微电阻点焊冶金过程中对接头形成和接头强度的影响.结果表明,铜/镀镍钢片微电阻点焊接头的形成机理包括固相连接和熔化连接,其形成过程为:铜和镀层镍在锻压力和析出热量下,形成固相连接;在铁和镀层镍之间开始熔化;镀层镍被熔化的金属向边缘处挤压,镍在边缘处与铁、铜形成了新的组织;熔核的形成.在两种不同的接头形成机理下,其拉伸断口都有呈抛物线状或拉长的韧窝出现.

铍青铜薄片微电阻点焊工艺及接头组织性能研究

采用微电阻焊接方法对100μm厚时效态铍青铜进行搭接点焊,依据接头的抗拉剪力对微电阻点焊工艺进行了优化,并分析了焊接接头的组织形貌特征。结果表明,当焊接电流为3.0 k A、电极压力为180 N、焊接时间为30ms时,接头强度最大,抗拉剪力为107.05 N。焊接电流是影响接头性能的主要因素,焊接接头熔核区由等轴树枝晶和柱状树枝晶组成,随着电流增加,焊核中心组织变粗。

燃料电池用镀镍钢片微电阻点焊接头组织性能研究

采用微电阻点焊对0.3 mm厚的燃料电池用镀镍钢片进行焊接,通过单脉冲和双脉冲对比的方法,研究了点焊接头的组织性能。结果表明:点焊接头的抗拉值随焊接电流的增大呈现出先增大后减小的规律。单脉冲接头的抗拉值优于双脉冲,硬度值也高于双脉冲。焊核中心分布着尺寸、形状不一的块状铁素体;双脉冲接头中镍元素的分布较为均匀,但不利于接头性能的提高,组织为贝氏体和粗大的柱状晶。焊核中心由富镍环组成,其成分为α-Fe和(α-Fe,FeNi3)的混合物。

焊前热处理对铍青铜微电阻点焊接头性能的影响

采用微电阻点焊方法成功实现0.1 mm厚铍青铜薄片的连接,研究铍青铜焊前固溶处理(固溶态)和固溶再时效处理(时效态)对搭接接头力学性能和显微组织的影响。结果表明:铍青铜经不同热处理后,时效态接头的抗拉剪力明显高于固溶态的。固溶态铍青铜接头的最大平均抗拉剪力为60.54 N时,熔核由较小的胞状晶、较大的等轴枝晶和柱状枝晶组成;时效态接头最大平均抗拉剪力为137.28 N时,熔核由较大的胞状晶和均匀细小的等轴晶组成。在相同工艺参数下,时效态接头获得的热输入量约为固溶态接头的1.73倍。

表面粗糙度对铍青铜微电阻点焊接头性能的影响

通过改变铍青铜表面粗糙度,研究了表面粗糙度对微电阻点焊接头强度和焊点组织形貌的影响。结果表面:当表面粗糙度小于0.5μm时,接头拉剪载荷随着表面粗糙度的增大而增大;当表面粗糙度大于0.5μm时,焊接电流不同,表面粗糙度对接头拉剪载荷的影响不同。表面粗糙度的变化基本不对接头组织形貌产生影响。铍青铜微电阻点焊接头由焊核、焊核周围的热影响区以及由焊核向热影响区过渡的熔合区组成。

0.3mm厚镀镍钢片微电阻点焊接头组织性能研究

本文采用微电阻点焊对厚度0．3mm的镀镍钢片进行了连接，利用光学显微镜，电子精密拉伸机等分析测试手段，研究了焊接电流、电极压力和焊接时间对焊接接头成形及组织，性能的影响。研究结果表明，当焊接电流为2．3kA、电极压力为160N、焊接时间为3cyc时，接头成形良好，抗剪切强度为552．1N，接头断裂形貌为“纽扣”状。焊接接头熔核区显微组织由粗大柱状晶构成，晶内析出针状铁素体及板条马氏体组织，焊接接头显微硬度高于母材。

工艺参数对铍青铜微电阻点焊质量的影响

改变焊接电流、焊件表面粗糙度及电极端面直径,对铍青铜微电阻点焊进行了研究,分析了工艺参数对接头拉剪力和焊核直径的影响。结果表明:电极端面直径为3.2 mm时获得的接头性能最好。随着电极端面直径的减小,接头性能降低。表面粗糙度较小时,获得的接头性能较好,当表面粗糙度增加到某一值后,其对接头性能的影响不明显。

镀层厚度对镀金镍片微电阻点焊接头性能的影响

本文采用微电阻点焊对厚度0.1mm的纯镍及镀层厚度为1μm、3μm、5μm的镀金镍片进行了连接,利用电子万能材料试验机、光学显微镜等设备进行性能检测和组织分析,研究了镀层厚度对接头强度的影响,并详细分析了不同镀层厚度条件下的焊核特征。研究结果表明：镀层可提高接头强度;在相同的焊接工艺条件下,随着镀层厚度的增加,接头强度增加;镀层材料使得接头区的组织特征发生变化。镀金镍片的熔化区内,晶粒为方向性强的粗大柱状晶,结合面上存在明显的分界线,而无镀层镍片的焊核区内,晶粒无明显方向性,结合面上不存在分界线。

基于遗传算法与神经网络微电阻点焊工艺参数优化

文摘微电阻点焊工艺参数的设置对焊点力学性能有着至关重要的作用,通过正交试验极差分析研究了工艺参数对0.05 mm厚TC1箔材焊点剪切力和剥离力的影响程度。通过赋予剪切力和剥离力相应的权值将双优化目标转化为单一的混合优化目标,结合神经网络与遗传算法,对工艺参数进行了优化,建立了基于BP神经网络的焊点力学性能预测模型。结果表明预测模型的误差小于4%,预测模型具有较高的精度和预测能力,可以准确地预测焊点的力学性能。同时通过gatool工具箱对各项工艺参数进行了优化,获得焊接参数的最优组合:焊接电流800 A、电极压力8.89 N、爬坡时间1.608 ms、焊接时间8 ms,混合优化目标为55.73 N。通过与正交试验优化结果对比,遗传算法寻优可以获得更好的综合力学性能。

钛合金微电阻点焊电极间电压质量检测技术

文中针对微点焊的特点采用电压信号监控点焊质量.焊接过程中电压通过自动数据采集系统获取.首先分析并解释了电压曲线的变化趋势,指出电压曲线的峰值就是β峰值;进而从电压曲线中提取了4个特征值用于预测熔核直径并将其作为人工神经网络的输入.预测输出的熔核直径与实测直径的误差为0.13 mm,结果表明,利用电压信号监测钛合金微电阻点焊质量是一种非常有效、经济的手段.

基于电极电压信号的微电阻点焊质量监测分析

文中研究了微电阻点焊条件下TC2钛合金焊点质量监测问题.首先对典型焊点的微观金相组织进行了分析,发现在熔核区域形成了针状马氏体;接着选取典型的电极电压曲线,根据其变化趋势划分为四个阶段,结合焊点的形成过程进行了相应解释,并分析了电极电压曲线特征量与熔核直径之间的相关性;最后应用BP神经网络,采用相关性较强的电极电压特征量及焊接电流作为神经网络输入,选取熔核直径作为神经网络输出,结合试验数据.结果表明,通过神经网络训练及测试,有效地实现了对焊点质量的可靠预测.

铍青铜薄片预置镍中间层的微电阻点焊

为提高铍青铜薄片微电阻点焊的接头性能,采用0.05 mm厚纯镍作为中间层对0.1 mm厚铍青铜进行焊接,对比分析预置镍层与未预置镍层时的点焊接头性能,并综合研究中间层的作用机理。结果表明:铍青铜薄片预置镍中间层后,点焊接头焊核尺寸增大,接头抗拉剪力提高79.2%,断口结合面撕裂区呈韧性断裂特征,接头热影响区组织为细小的胞状晶、焊核中心及底部区域为等轴晶;镍中间层的添加改变接头连接机制,整个接头由熔化焊及钎焊连接组成。另外,通过产热分析发现,预置镍中间层增加镍与铍青铜之间的接触电阻和镍层体电阻,接头总产热电阻增大;镍中间层通过增大焊接热输入以及扩大接头连接区域面积使得接头的质量提高。

含镍中间层铍青铜微电阻点焊接头形成机理

采用微电阻点焊对0.1 mm厚铍青铜薄片加入0.05 mm的镍中间层进行了搭接点焊,通过拉剪试验、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析,研究了镍中间层对超薄铍青铜微电阻点焊接头形成过程和接头强度的影响.结果表明,含镍中间层的超薄铍青铜微电阻点焊接头主要包括钎焊连接和熔化-钎焊混合连接机制.其形成过程会经历铜合金润湿铺展、元素扩散、镍铜界面反应和金属凝固四个过程.在这两种接头中,钎焊连接接头断裂方式为沿结合面断裂,熔化-钎焊连接接头断裂方式为纽扣断裂,断口都呈现韧性断裂与脆性断裂混合特征.

基于回归分析的钛合金微电阻点焊焊接工艺优化

为了研究焊接工艺参数对钛合金微电阻点焊焊接质量的影响规律以及获得最优的焊接工艺参数,利用中心组合试验设计对0.4 mm厚的TC2钛合金进行焊接试验,对焊接试样进行准静态拉伸试验,获取了表征焊点质量优劣的熔核直径、拉伸力、拉伸位移和失效能量.利用灰熵法得到了每个焊接质量指标的权值,将其加权为焊接综合质量指标.采用逐步回归分析方法得到了焊接工艺参数(焊接电流、焊接时间以及电极压力)与焊接综合质量指标之间的回归方程.在此基础上分析了焊接工艺参数两两交互作用对焊接质量的影响规律,采用爬山优化算法得到了最优的焊接工艺参数.

电源控制模式对镍片微电阻点焊过程的影响

恒流控制模式是电阻焊电源最主要的控制模式,然而该模式在焊接初期能量输入较大,易导致不良焊接现象的发生与能量的浪费。为解决这一问题,文中以薄镍片为焊接对象,研究不同电源控制模式对接头形成过程、接头性能和过程能耗的影响。以抗剪强度作为焊点质量评价指标,采用正交试验研究工艺参数对接头抗剪强度的影响,并获得恒压、恒流和恒功率控制模式下的最优焊接工艺参数;对比研究不同模式下最优焊接工艺参数条件下试样的抗剪强度、熔核尺寸、接头形貌、动态电阻和能量消耗。结果表明,恒流、恒压和恒功率模式下均可获得抗剪强度、表面形貌和熔核尺寸相近的焊接接头,接头形成过程物理特征也相似;然而,恒压控制模式下焊接过程能耗仅为23.73 J,远小于恒流和恒功率模式的过程能耗,在实际生产中具有明显优势。

基于田口法的钛合金微电阻点焊焊接参数优化

为了获取最优的钛合金点焊接头性能,选取了焊接时间、焊接电流和电极压力为影响焊点性能的工艺参数,对厚度为0.4 mm的TC2钛合金进行焊接试验.以焊点熔核直径、焊点拉剪试验中的最大拉剪力、最大位移值与失效能量值作为表征焊点性能优劣的指标.采用灰色关联分析将多个表征焊点性能的指标转换为一个综合评判焊点质量的灰色综合关联度.通过方差分析获得了使焊点质量达到最优的焊接工艺参数组合.结果表明,综合利用灰色关联分析法与田口试验法优化微电阻点焊焊点质量的方法是有效的,可以应用于实际生产中.

热循环对金带微电阻点焊接头连接界面及抗拉力的影响

针对金带/陶瓷基板镀金层组合互连结构,制备单面微电阻点焊焊点,在模拟空间环境温度交替变化的条件下,即-65℃~150℃,温度转换时间<1分钟,高低温保温时间各15分钟,进行500次的热循环试验。借助聚焦离子/电子双束电镜和拉力测试机,研究焊点的微观界面、断裂模式及抗拉力,分析有无热循环焊点连接界面变化机理及焊点的可靠性。结果表明,热循环过程中,焊点连接界面上未紧密接触的孔洞,在畸变能差驱动的界面扩散作用下,从孔颈处开始接触并发生原子结合,尺度减小。未经热循环焊点和经历了热循环试验的焊点,断裂模式均为金带颈部断裂,平均拉力值变化不超过10g,其差异主要由热循环试验热应力对金带的损伤程度不同引起。在模拟空间环境热循环试验条件下,金带/陶瓷基板镀金层组合互连结构单面微电阻点焊焊点具备高可靠度。

铍青铜微电阻点焊分流现象分析

采用微电阻点焊方法对0.1 mm厚铍青铜薄片进行了焊接,分析了分流对点焊接头力学性能、熔核尺寸和显微组织的影响规律。结果表明:随着焊点间距增大,分流逐渐减小,接头抗拉剪力和熔核尺寸逐渐增大,当两焊点间距大于15 mm时,几乎不存在分流现象。当以等间距为12 mm顺序点焊时,随着焊点个数的增多,点焊接头抗拉剪力逐渐下降;当从5 mm连续增大距离且顺序点焊时,随着焊点个数的增多,分流现象减小,接头力学性能逐渐升高,最后接头抗拉剪力基本与单点焊相同。分流较大的情况下,焊接接头热影响区为等轴枝晶和胞状晶,熔核底部为细小的等轴枝晶和少量柱状枝晶。

铜/镀镍钢薄片微电阻点焊接头组织性能研究

采用微电阻点焊实现了0.2mm厚的铜薄片和0.3 mm厚的镀镍钢片的连接,使用光学显微镜、SEM、EDS等方法对接头组织性能进行了研究。结果表明,焊接电流为2.3 kA时,接头处无法形成一个整体熔核,在镀镍钢和铜薄片界面出现少量“月牙”型组织;焊接电流增大到2.9 kA时,在镀镍钢熔核区的两端出现“漩涡”状组织,在焊核中心镀镍钢与铜交界处出现“钳子”结构,“钳子”结构外层存在镀层镍;焊接电流为3.5 kA时,形成了倒三角形的熔核,熔核中心可见明显的“漩涡”状组织。接头抗拉剪力随焊接电流增加而增加,焊接电流为3.5 kA时接头抗拉剪力最大。熔核处显微硬度最大,镀镍钢片热影响区的显微硬度约250 HV左右,而形成熔核时由于析出热量过大导致铜侧热影响区晶粒粗大,硬度降低,硬度仅在75HV左右。

漆包线微电阻点焊电极端部瞬态温度检测方法

针对微细漆包线电阻点焊电极端部瞬态温度的检测需求及问题,选用热电偶搭建微点焊测温试验平台,构建基于岭回归的动态补偿器,以细线热电偶测温结果为温度真值,对普通热电偶测温进行补偿处理以提高其动态响应,提出基于温度与电阻关联的电极端部点焊温度间接测量方法。选用细线热电偶和普通热电偶分别在3种闭环控制模式下进行测温试验,从普通热电偶测温数据中提取多个特征并比较分析,建立并验证动态补偿器。分析电极端部温度与电阻的关系,推导电极端面焊接温度计算表达式。结果表明,所选特征组合较合理,经补偿后提高了普通热电偶对电极端部瞬态温度的检测能力;采用电阻信息可计算电极端面焊接温度,温度变化特征与点焊物理过程吻合。