钛合金胶接点焊与电阻点焊接头性能对比分析

分别对1.5 mm厚的钛合金板进行胶接点焊和电阻点焊连接,获得了不同焊接电流下的胶接点焊和电阻点焊接头,从熔核的C扫描图像、接头的失效载荷和断口形貌等方面,对比分析了胶接点焊和电阻点焊的接头强度及失效样貌.结果表明,通过观察A扫描信号的变化与C扫描图像的特征,能够很好的划分接头的热影响区、熔合区、熔核区以及检测出接头的熔核直径和焊接缺陷.随着焊接电流(7.0~10.0 k A)的逐渐增大,接头熔核直径及失效载荷呈递增趋势;当焊接条件相同时,胶接点焊接头的熔核直径普遍大于电阻点焊接头,但接头的强度相当.当电流在7.0~8.5 k A时,接头强度不足,熔核区的断口处出现大小不等的韧窝,呈现出韧性断裂特征;当电流为10.0 k A时,接头强度较高,主要呈现出韧性断裂与准解理断裂特征.

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。

镀锌板胶接点焊工艺参数优化研究

基于对适合镀层板点焊,工作介质为汽油、煤油,同时固化温度在一定范围内的专用胶粘剂的研究,采用胶接点焊来完成镀锌钢板的连接,探索工艺参数对胶焊质量的影响规律。综合工艺试验和力学性能试验,得到最优工艺参数。本课题的研究为胶接点焊技术的进一步发展提供新的途径和理论依据。

DP780高强钢胶接点焊的工艺优化及断裂特征分析

基于Box-Behnken Design(BBD)方法,开展DP780高强钢胶接点焊工艺试验研究,建立了工艺参数(焊接电流、焊接时间、电极压力)与响应值(能量吸收值、失效载荷)之间的多元回归方程,并通过试验验证了模型的可靠性.结果表明,焊接电流和焊接时间对能量吸收值和失效载荷的影响均呈正相关性,而电极压力对能量吸收值和失效载荷的影响均呈负相关性,获得胶接点焊最优工艺参数为焊接电流8 kA、焊接时间150 ms、电极压力0.3 MPa,对应参数下接头的能量吸收值达到93.22 J,失效载荷达到17 688.46 N.在静拉伸试验条件下,胶接点焊接头存在焊核拔出和界面撕裂两种接头失效形式,且前者对应着较高的能量吸收值和失效载荷,焊核拔出的断口呈现出典型的韧性断裂特征,界面撕裂的断口呈现出解理断裂为主、韧性断裂为辅的特征.

镁铝异种金属的搅拌摩擦胶接点焊

对3 mm厚的AZ31镁合金和5052铝合金异种金属进行搅拌摩擦胶接点焊(Bonding-FSSW)试验,并分析了接头组织和硬度。研究结果表明,搅拌针长度的缩短和适当的轴肩尺寸能够获得成形质量和力学性能良好的点焊接头;在镁/铝交界处形成了一个由铝合金、镁合金以及胶接剂相互扩散组成的扩散层,该扩散层使得铝板与镁板上下紧密连接,并且连接处的硬度值最高。

钛合金胶接点焊接头的性能检测

研究了不同焊接电流下钛合金板胶接点焊接头的A扫描信号和C扫描图像特征,并进行了拉伸-剪切试验。结果表明：通过观察C扫描图像的特征与A扫描信号的变化,能够划分胶接点焊接头的胶层区、热影响区、熔合区、熔核区以及焊接缺陷;随着电流（7～10 k A）的逐渐增大,接头熔核直径呈递增趋势,相应的失效载荷从7 231.5增加到10 939.0 N;当电流为7 k A时,在C扫描图像上反映出飞溅缺陷,此时接头失效载荷远小于没有出现飞溅的接头,可见飞溅降低了胶接点焊接头的拉剪载荷。

DP590高强钢双脉冲胶接点焊的工艺研究

针对DP590高强钢薄板,本文提出一种应用双脉冲电流进行高强钢胶接点焊的连接工艺,通过双脉冲胶接点焊正交试验,研究双脉冲胶接点焊工艺对接头力学性能及显微组织的影响,并应用极差分析获得双脉冲胶接点焊最优工艺参数,对比分析单脉冲和双脉冲胶接点焊接头的力学性能、金相组织、显微硬度.研究表明:双脉冲电流的引入可有效降低胶接点焊过程飞溅的产生,提高胶接点焊工艺的稳定性.其中,电流是影响双脉冲胶接点焊接头力学性能的主要因素.采用双脉冲胶接点焊工艺,可明显细化熔核区的晶粒,熔核区密集分布大量的板条状马氏体,有助于提升焊核区的显微硬度,提高接头的整体韧性和强度.

DP590高强钢双脉冲胶接点焊温度场特征及力学性能分析

针对1.5 mm厚的DP590高强钢薄板,设计双脉冲直流点焊波形,开展胶接点焊正交试验,通过拉剪试验获得接头的失效载荷;建立双脉冲胶接点焊仿真模型,分析熔核过程温度场的演变规律。结果表明:双脉冲和单脉冲胶接点焊接头的最大平均失效载荷分别为9 863.34、9 006.01 N;温度热循环曲线呈"双峰"特征,熔核区存在两次焊核成长过程,当焊接时间为169 ms时,熔核区温度达到1 517.4℃以上,熔核中心处温度为2 600℃,当焊接时间为340 ms时,熔核在2个脉冲电流作用后达到最大值;焊核直径仿真结果与实际测量值一致,验证仿真模型的可靠性。

SPCC胶接点焊胶层气体的排出及超声C扫检测分析

制备SPCC板材电阻点焊胶接接头,并开展拉伸-剪切试验;建立胶接点焊接头的EulerLagrange分析模型,提取胶层界面各个检测点压力时程曲线,分析焊接过程中胶层受热气化过程对熔池产生的冲击;同时,采用超声波水浸聚焦入射法对SPCC板材胶接点焊接头进行超声C扫描成像检测,借助焊点区A扫信号和C扫图像分析接头焊核区的形貌特征。结果表明:胶接接头和点焊接头的抗拉强度均值分别为10 518.325 N和10 164.421 N,胶层的加入提高了点焊接头的强度;胶接点焊过程中胶层气化后的高压气体从上下板之间的空隙排出,并在焊核区周围留下气体排出后的空腔区;基于超声C扫图像特征,将胶接接头分为导电胶层区、胶层气化后的气体排出的空腔区以及熔核区,检测分析结果与仿真分析相吻合。

AZ31镁合金搅拌摩擦胶接点焊接头组织和性能研究

提出搅拌摩擦胶接点焊(Bongding-FSSW)连接方法,并研究AZ31镁合金搅拌摩擦胶接点焊接头的组织和性能。结果表明,用密封胶进行胶接点焊,接头的抗拉伸剪切能力与FSSW接头相当,胶黏剂对搅拌摩擦点焊焊核的力学性能影响较小;使用高强粘结剂进行搅拌摩擦胶接点焊,接头的抗拉伸剪切性能明显优于单一的搅拌摩擦点焊、胶接接头的抗拉伸剪切性能;焊核区形成细小、均匀的等轴晶粒,而热机影响区和热影响区形成较为粗大的晶粒,且晶粒大小不均匀。

DP780高强钢胶接点焊的多元非线性回归模型

基于Box-Behnken Design(BBD)设计方法,开展DP780高强钢胶接点焊的试验研究。以接头的失效载荷、熔核直径为目标量,将焊接电流、焊接时间、电极压力以及各参数之间的交互作用作为影响目标量的因素,建立DP780高强钢胶接点焊接头多元非线性回归模型。试验验证表明,建立的多元非线性回归数学模型具备高的显著性且拟合程度高,可实现对接头失效载荷、熔核直径的有效预测;胶焊接头的失效载荷、熔核直径随焊接电流增大及焊接时间的延长而增大,随电极压力的减小而递增;基于回归模型获得最优工艺参数:焊接电流8.3 kA,焊接时间150 ms,电极压力0.3 MPa,对应参数下接头的失效载荷达到16369 N。借助超声C扫图像甄别出焊核外存在胶层烧灼气化区,当焊接时间较短时,焊接电流的增加会提供更多的热输入量,导致胶层烧灼气化面积增大,进而降低接头的静力学性能。

胶接点焊接头断裂失效过程的仿真分析

建立点焊接头拉剪过程的GTN模型,以及胶焊接头拉剪过程的GTN/内聚力仿真模型,分析两种接头的断裂失效特性;开展胶接点焊工艺和单向拉伸试验。结果表明:点焊接头峰值载荷为14.34875 kN,胶接点焊接头峰值载荷为17.68935 kN,仿真与拉剪试验的载荷-位移曲线吻合度较高,验证了仿真模型的可靠性;胶焊接头在拉伸初期胶层和焊点共同承载,随后搭接区边缘的胶层先断裂失效,胶层应力峰值向焊核中心扩展,待胶层完全失效后,外载荷仅由焊核承担;随着位移增大,焊核与基板交界应力集中处的孔洞汇聚成裂纹,并沿周向扩展,最终发生焊核拔出失效。

SPCC冷轧钢胶接点焊的力学性能分析及数值模拟

针对1.5 mm厚的SPCC冷轧钢薄板,以焊接时间、焊接电流和电极压力为变量进行胶接点焊和点焊正交试验,开展拉剪试验获得两种接头的失效载荷;建立点焊和胶接点焊仿真模型,分析熔核过程温度场的演变特征。结果表明:胶焊和点焊接头的最大平均失效载荷分别为11 071、10 180 N;胶层的存在增大胶焊过程中熔核区电阻热的输入,胶焊接头高温熔核区的维持时间较点焊熔核区维持时间更长;在搭接区内存在未发生气化的胶层,对热量向外扩散造成阻碍,导致搭接边缘产生较大的翘曲。

DP780高强钢胶接点焊过程声发射信号特征及接头强度预测

针对1.2 mm厚的DP780高强钢板进行胶接点焊正交实验,采集胶焊过程的声发射信号,辨析其信号特征,建立接头强度与声发射信号特征参数之间的关系。结果表明:胶焊过程的电极加载、熔核形核和电极卸载三个物理阶段产生三段声发射信号;相比电阻点焊过程,由于胶焊过程存在胶层的烧灼与气化,其熔核形核阶段前段产生的声发射信号的振铃计数和幅值大于电阻点焊,并且飞溅出现时,声发射信号幅值增大;对于未发生飞溅的胶焊过程,焊接接头的失效载荷与熔核形核阶段声发射信号特征参数的振铃计数和正峰值具有较好的线性正相关性,据此可为胶接点焊过程焊接质量的在线检测与控制提供依据。

DP590激光胶接点焊正交试验及胶层气体排出的仿真分析

以1.5 mm厚DP590钢板为试验材料,以焊接功率、焊接时间、离焦量为变量,设计三因素三水平正交试验,分析不同焊接工艺参数对接头焊接质量的影响;建立激光胶接点焊接头的Euler分析模型,提取胶层界面各个检测点压力时程曲线,分析焊接过程中空腔缺陷的形成机制;同时,采用超声波水浸聚焦入射法对DP590板材激光胶接点焊接头进行超声C扫描成像检测,借助焊点区A扫信号和C扫图像分析接头焊核区的形貌特征。结果表明,接头力学性能指标受焊接功率的影响最大,受焊接时间的影响次之,受离焦量的影响最小;仿真结果显示胶层气化后的高压气体从上、下板之间的空隙排出,还有一部分从熔池中冲出,并留下气体排出后的气化层区;结合A扫信号与C扫描图像分析,将胶接接头分为焊核区、热影响区、气化层区及胶层区,证实了激光胶接点焊过程中存在胶层气化后的气体排出现象的存在,超声检测分析与仿真结果相吻合。

SUS304不锈钢板的胶接点焊及接头的疲劳强度

以1.5 mm厚的SUS304奥氏体不锈钢板为实验材料,开展胶接点焊连接工艺及构件疲劳性能实验研究。从接头的工艺、强度分布特征、疲劳寿命以及F-N(载荷-疲劳)曲线等方面分析胶焊接头质量,并引入t分布、枢轴法、Weibull分布等对实验数据进行分析。结果表明:在相同的参数下,胶焊接头的焊核直径大于点焊接头,但是接头静强度比点焊接头下降了25%,比胶接接头提升了33%;在有限寿命的同一载荷水平下,胶焊接头的疲劳强度高于点焊接头,其疲劳寿命比点焊接头提高了60%~100%。

DP780胶接点焊试件拉伸损伤过程的声发射特征分析

针对1.2 mm厚的DP780高强钢板,进行胶接点焊响应面实验。采集胶焊接头拉伸过程的声发射信号,拟合拉伸过程撞击计数的历程图,对信号进行小波包分解并分析归一化能量特征,对比分析胶焊接头界面撕裂与基板撕裂失效形式声发射信号时域及频域特征,并建立胶层失效时的累计撞击计数与焊接工艺参数之间的回归模型。结果表明:界面撕裂与基板撕裂失效形式在屈服和断裂阶段产生声发射信号,且两种失效形式对应阶段频率分布相似,屈服阶段与断裂瞬间频率分别分布于31.25~281.25 kHz和31.25~125 kHz,但界面撕裂失效在胶层断裂瞬间比基板撕裂失效产生更多组声发射信号;胶层失效时累计撞击计数与焊接电流存在负相关性。

DP590双相钢激光胶接点焊接头的疲劳强度分析

为对比分析DP590双相钢激光胶接点焊接头和激光点焊接头的疲劳强度,针对 1.5 m m厚的 DP590钢板,以焊接功率、焊接时间、离焦量为变量,进行三因素三水平的激光点焊和激光胶接点焊正交实验,通过拉剪实验获得两种接头的失效载荷;应用方差分析方法辨析焊接工艺参数对两种接头焊接质量的影响程度;开展疲劳实验,建立接头的载荷-寿命曲线,并对胶接点焊接头进行疲劳断口分析。结果表明,胶接点焊接头的拉剪失效载荷和疲劳强度均大于点焊接头;对胶接点焊接头和点焊接头的力学性能影响最大的工艺参数分别是焊接功率、焊接时间;胶接点焊接头的疲劳裂纹主要起源于热影响区,疲劳裂纹扩展区存在明显的疲劳条带,瞬断区出现典型韧窝形貌。

胶接点焊接头拉伸声发射信号分析及其损伤模型

基于Box-Behnken Design响应面法开展胶接点焊工艺试验,分别采集了胶接点焊、点焊、粘接三种接头拉伸过程的声发射信号,采用小波包对信号进行分解重构,分析了三种接头的信号特征,同时结合撞击计数历程图对焊核失效断口进行了分析,并通过累计撞击计数建立了试件的损伤模型。结果表明:三种接头在屈服阶段和断裂阶段的声发射信号较为丰富;胶层失效和焊核拔出失效可以通过声发射信号特征进行区分,其中胶层失效时其声发射信号频率主要集中在0~62.5 kHz,焊核拔出失效时其声发射信号频率主要集中在31.25~281.25 kHz;声发射撞击计数历程图可以从总体上反映焊核失效过程;建立的损伤模型可以较好地表征试件损伤状态。

镁/铝合金搅拌摩擦胶接点焊接头组织和性能研究

1.概述轻量化可以提高列车运行速度、增加运载能力、减少能源消耗。在轻量化中,轻质合金的连接问题是制约其应用的关键。搅拌摩擦焊(FSW)以其特有的优势逐渐成为车体生产线上的主要连接方法之一。搅拌摩擦胶接点焊技术(FSSW-BONDING)