6061铝合金/DP600钢电阻点焊接头特征及力学性能

目的提升6061-T6铝合金/DP600双相钢电阻点焊接头的力学性能,以满足该焊接结构在汽车工业中的应用。方法对6061-T6铝合金与DP600双相钢分别进行了直接电阻点焊试验及添加Ni中间层的电阻点焊试验,采用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱仪分析了接头界面宏微观组织、化学成分、元素分布等,此外还采用接头拉剪试验进行了2种接头的力学性能测试,并对接头的断口形貌及断裂模式进行了分析。结果直接点焊接头熔核界面形成了厚度约为2.5μm的金属间化合物层,主要金属间化合物为靠近铝合金侧的Fe_(2)A_(l5)及靠近高强钢侧的Fe_(4)Al_(13)。直接点焊接头的拉剪载荷为3.1 kN,失效形式为界面断裂,断口呈以脆性为主的混合断裂特征。添加Ni中间层的点焊接头界面形成了Ni_(4)Al_(13)、Ni_(2)Al_(5)金属间化合物,抑制了焊接过程中Al-Fe互扩散并降低了Al-Fe金属间化合物的形成以及硬脆性Al-Fe金属间化合物对接头力学性能的影响,使接头拉剪载荷提高了67.7%,达到了5.2 kN,断口呈以韧性为主的混合断裂特征。结论添加Ni中间层可显著提升6061-T6铝合金/DP600双相钢电阻点焊接头的力学性能。

电阻点焊冷轧DP600双相钢焊接接头性能的正交试验分析

运用正交试验设计法,以接头拉剪载荷为评价指标,对工业试制冷轧DP600双相钢进行点焊工艺优化,采用极差法和方差法对结果进行分析,获得了点焊工艺窗口及最优焊接工艺,并对最优焊接工艺下的点焊接头性能及显微组织进行测试和分析.结果表明,冷轧DP600双相钢的焊接工艺窗口为焊接电流9 00012 000 A,焊接时间200-500 ms.焊接电流对点焊接头拉剪载荷的影响最显著,随着焊接电流增加,接头拉剪载荷逐渐增大.当焊接电流为12 000 A,焊接时间为200 ms,电极力为2 500 N时,获得的最大拉剪载荷为14 kN,最大冲击吸收功为45.26 kJ,点焊熔核组织主要由板条马氏体组成.

DP600高强钢零件冲压成形有限元仿真及试验

性能稳定的高强度钢板供应,是保证汽车厂避免冲压成形开裂缺陷,提高生产稳定性的重要环节。该文以使用DP600高强钢的横梁减震器后桥零件为例,采用有限元仿真和网格试验的方法分析变形特征,以及主要力学性能参数对冲压成形的影响,提出了保证零件成形钢板的关键性能指标及控制范围。研究结果表明,横梁减震器外板零件高应变区域的变形方式为平面应变-拉延变形,稳定冲压所需的关键性能参数及控制范围为,屈强比σs/σb≤0.68,材料硬化指数n≥0.15,断裂延伸率δ≥25%。

热变形对DP600汽车用钢连续冷却转变曲线的影响

利用Gleeble-3800热模拟试验机测定了DP600汽车用钢静态、动态连续冷却转变(CCT)曲线。对两种不同工艺制度下的CCT曲线进行分析比较,结合显微组织分析,研究了热变形对该钢组织变化规律及性能的影响。变形后的CCT曲线上部向上移动,下部向下移动,变形扩大了铁素体区,缩小了贝氏体区,在铁素体和贝氏体转变区域中间存在较宽的奥氏体稳定区域,为制定其热轧生产工艺制度提供依据。

DP600热轧双相钢轧后冷却工艺的优化

采用正交实验的方法,在Gleeble-1500热/力模拟机上进行DP600钢热变形后冷却工艺的优化研究。结果表明,热变形后控制层冷入水温度及层冷快速冷却的速度对最终组织的组成影响较大。在分析实验数据的基础上,提出了DP600钢轧后最佳冷却工艺为:800℃终轧后以2℃/s空冷至720℃进入层流冷却,再以50℃/s快冷至400℃卷取。

DP600冷轧双相钢的激光焊接性

通过研究DP600冷轧双相钢激光焊接头微观组织、力学性能、显微硬度、杯突试验等进行考察焊接性能。试验结果表明,DP600双相钢在4种焊接工艺下均能获得合格的焊接接头,焊缝区产生了大量的马氏体组织,热影响区主要为马氏体和少量铁素体组织,拉伸试验均断于母材,杯突试验后形成的裂纹垂直于母材,热影响区未出现软化区。

脉冲激光电压对DP600薄板焊接接头组织和性能的影响

采用500 W的脉冲激光器对1 mm厚DP600冷轧双相高强度钢板进行了激光焊接,研究了脉冲激光电压对焊缝组织及焊接接头力学性能的影响。结果表明,随着脉冲激光电压的提高,焊缝的凹陷率和焊接接头的热影响区宽度增大;当脉冲激光电压大于280 V时,焊缝成形性较差,而且其组织中出现少量的沿晶铁素体及上贝氏体等不良组织,导致焊接接头的综合力学性能变差;当脉冲激光电压小于280 V时,焊缝成形性较好,其组织主要为板条马氏体和少量的粒状贝氏体,焊接接头的综合力学性能较好。

DP600高强钢GMAW焊接接头组织及性能研究

对汽车中常用的DP600双相钢采用MIG焊、MAG焊和CO2气体保护焊工艺进行了研究。为了获得较好的强韧性和优良的焊接接头组织,选择低匹配的焊接接头形式,采用H08Mn2A焊丝,在获得完整焊接接头的前提下分析不同焊接工艺下的焊接接头的机械性能和微观组织。结果表明,DP600双相钢在三种焊接工艺下均能获得合格的焊接接头,拉伸实验均断于母材,表明焊接接头质量良好,且在焊接热影响区没有出现软化现象。

基于响应面法的DP600高强钢U型件冲压拉延回弹变形研究

拉延中的回弹影响零件的成形精度和后续的装配精度,是高强钢和超高强钢成形件的主要问题之一。本文建立了DP600高强钢U型件的有限元模型,得到了不同压边力、摩擦系数、模具圆角半径下的回弹结果。利用响应面法分析了不同因素对成形结果的影响。得出的结论是:在摩擦系数较小时,板料的回弹程度随压边力的增大先增大后减小;在摩擦系数较大时,板料的回弹程度随压边力的增大而减小。压边力、摩擦系数及其交互作用均对回弹程度有显著影响。模具圆角半径对回弹影响不显著。

热轧双相钢DP600氧化物缺陷分析与控制

针对包钢2250 mm热连轧生产线热轧DP600的表面红色氧化物缺陷,进行了缺陷形貌、成分的检测和分析。Si含量高容易引起FeO难以去除,残留的FeO的在轧制过程中压入基体,是造成氧化物缺陷的主要原因。工业试验结果表明,采用加入微量磷元素、减少钢坯的加热时间、除磷机前短暂待温等措施,可明显减少红色氧化物,改善表面质量。

热轧DP600双相钢变形抗力的实验研究

利用Gleeble-1500热模拟机进行了单道次压缩试验,研究了热轧DP600双相钢的变形抗力规律,分析了变形温度、变形速率、变形量对变形抗力的影响。结果表明,温度是最主要的影响因素,变形抗力随温度的升高而降低;随变形速率和变形量的增加而增大。在对实验数据进行回归计算后,得到了周纪华—管克智变形抗力数学模型。该模型可以为实际生产提供指导。

DP600高强钢板冲压成形性能数字图像相关实验研究

联合数字图像相关方法和不同宽度试样的杯突实验研究了DP600高强度钢的成形性能。基于试样冲压成形过程中的全场应变分布、冲压至破裂所用时间和极限应变随试样宽度的变化、经过和远离裂纹的截线长度变化等数据结果,分析了DP600钢冲压变形过程中的应变分布、演化规律,及其与试样缩颈和破裂之间的关联。结果表明:加载应变路径影响DP600钢的成形性能;DP600钢在冲压至破坏过程中先后经历了均匀变形、分散性失稳和集中性失稳过程。本研究为DP600高强度钢的冲压加工设计和应用提供了理论依据。

DP600双相钢疲劳分析

对DP600双相钢进行材料疲劳测试,考察材料的疲劳特性。DP600双相钢进行拉压疲劳测试,通过误差系数评价指数数函数公式、幂函数公式和Basquin公式,得到DP600双相钢的S-N曲线拟合方程,并利用有限元模拟进行验证,得到该材料的疲劳极限为260.17MPa。

CS P热轧双相钢DP600电阻点焊性能研究

采用电阻点焊对CSP热轧DP600进行焊接试验,得到焊接工艺窗口,并研究了焊点的十字拉伸力、显微组织和显微硬度。结果表明:采用单相交流点焊工艺,焊接窗口从8.9～12.2 kA,焊缝组织为板条状马氏体组织。焊点直径和拉力值随焊接电流增加呈先增大后减小的趋势。点焊接头焊缝区显微硬度最高,随着焊接热输入的增加,焊缝区显微硬度呈下降趋势;热影响区无明显软化及硬化现象。

双相钢DP600热轧工艺的优化

介绍了高强度双相钢DP600热轧工艺的优化过程。通过热模拟测定了热轧DP600动态CCT曲线,制定了生产工艺参数并进行3.4 mm厚度DP600的工业试制。在分析首次试制的热轧DP600微观组织构成和力学性能基础上,对终轧温度和空冷时间进行优化,获得了合理配比的微观组织。试制结果表明:采用优化后的热轧工艺,DP600主要由铁素体+马氏体组成,马氏体的比例在15%左右,铁素体晶粒较细小,为11.5级,产品组织均匀;横向屈服强度387 MPa,抗拉强度642 MPa,延伸率(A80)27%,各项性能指标均优于首次试制,完全满足双相钢的基本要求。

DP600和HC180Y异种钢点焊接头组织和性能研究

研究了1.4 mm厚度的DP600和HC180Y异种钢电阻点焊接头的断口形貌、微观组织和力学性能。通过扫描电镜观察了接头的断口形貌及显微组织特征,采用显微硬度计测试了接头各区域的显微硬度。结果表明,DP600/HC180Y电阻点焊接头的破坏方式有三种,即界面分离、部分界面分离和熔核拔出,熔核拔出断裂形式的试样力学性能最佳,在该断裂模式下,裂纹始于HC180Y侧并向HC180Y侧扩展。DP600/HC180Y异种钢熔核区的组织并没有因为钢种不同而有差异,热影响区的组织因发生相变而具有明显的差异性。点焊接头显微组织决定了其硬度分布的特点,熔核区的硬度均高于母材区的。

Test study on the fatigue performance of HSS for steel wheels

High-strength steel is currently one of the main material choices for creating lightw eight automobiles. To realize lighter wheels that can comply with harsh fatigue requirements,sufficient know ledge of the relevant material fatigue properties is required. Fatigue tests were conducted on Baosteel＇s 600 M Pa level dual-phase steel DP600,which is a typical high-strength hot-rolled steel for steel wheel,and on 550 M Pa level HR60. Whler（ S-N） fatigue curves were obtained for both steels,and the measured stress fatigue limits were 414 and 329 M Pa for the HR60 and the DP600,respectively.

厚度大于2.0 mm的双相钢DP600窄搭接焊工艺探讨

介绍了DP600厚度2.0 mm以上窄搭接难焊的原因;对DP600厚度2.5 mm与DX51D厚度2.5 mm的窄搭接焊缝断带的原因进行了分析;研究了焊接工艺参数对焊缝质量的影响。结果表明:焊接电流为19.0 kA,焊轮移动速度为5.8 m/min,电极压力为22 kN,操作侧搭接量为1.7 mm,传动侧搭接量为2.6 mm时,焊接工艺参数最佳,焊缝质量良好。

AZ31B镁合金/镀锌钢无匙孔搅拌摩擦点焊结合方式

采用无匙孔搅拌摩擦点焊和真空扩散焊对AZ31B镁合金和DP600镀锌钢板进行搭接点焊试验,利用扫描电镜、能谱仪及拉伸试验对无匙孔搅拌摩擦点焊接头与真空扩散焊接头进行微观组织及力学性能的对比分析.结果表明,镁钢无匙孔搅拌摩擦点焊接头结合方式为机械结合与冶金结合共同作用,冶金结合表现为:镁钢界面发生扩散生成由Mg,Fe,O形成的金属间化合物,镁合金中的合金元素与铁生成金属间化合物,机械结合表现为:钢像"钉子"一样插入到镁合金基体中,且在镁钢结合界面处,两种金属呈锯齿状咬合,接头抗剪切载荷平均可达10.36k N,而只存在单纯扩散结合方式的真空扩散焊接头抗剪切载荷平均仅为2.5 k N.通过两种接头对比分析可知,机械结合对接头力学性能的贡献远远大于冶金结合,其接头结合方式以机械结合为主.

镁-钢无匙孔搅拌摩擦点焊接头机械连接状态分析

采用无匙孔搅拌摩擦焊对DP600镀锌钢和AZ31镁合金进行点焊搭接试验,利用扫描电镜观察其微观组织,分析拉伸断口推断其断裂过程.结果表明:镁-钢接头成形受转速与轴肩下压量影响敏感,可施焊工艺参数窗口小;在最优工艺参数下,接头成形良好,镁和钢相互嵌入锁合充分明显,具有典型"机械连接"特征;接头宏观形貌上,镁和钢分别呈多钩状互相嵌入对方并呈涡流状缠绕在一起;微观形貌上,由于搅拌针直接穿过钢板,钢侧搅拌针作用部分区域被撕裂与搅碎,镁、钢层叠交错分布,流向性明显,并存在少量由于镁蒸发造成的微观孔洞;拉断试验中,镁、钢分离起始于搅拌区外围不存在机械连接作用的区域,直至裂纹扩展至焊核区镁、钢互相缠绕部分钢的裂纹处,沿裂纹发生撕裂将钢板从镁板上剥离,断后在钢板的搅拌区域形成较大孔洞;接头横截面显微硬度显示,无论镁层钢层,其硬度分布均呈"W"型,符合普遍搅拌摩擦焊接头硬度分布特征.