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《华中科技大学》 2010年
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双相钢电阻点焊性能特征与焊接机理研究

张鹏  
【摘要】:双相钢是适应汽车轻量化与安全性需要而新近发展起来的一种新型板材,本文以1.7 mm厚的DP600双相钢为研究对象,详细研究了其电阻点焊性能特征与焊接机理。 通过准静态拉剪实验,研究了电极压力、焊接电流和通电时间对DP600双相钢电阻点焊接头的熔核尺寸、最大拉剪载荷、失效吸收能量以及失效模式的影响规律;建立了熔核尺寸与力学性能的关系,发现熔核尺寸越大,力学性能越好且小、大熔核尺寸对最大拉剪载荷和失效能量的影响比中熔核尺寸更明显;并在原有的“圆柱形”熔核模型基础上,提出了更符合实际的“鼓形”熔核模型,构建出既能保证焊接质量、又能降低焊接成本的双相钢电阻点焊质量评价模型。 通过微观实验,研究了电极压力、焊接电流和通电时间对DP600双相钢电阻点焊接头的微观组织、焊接缺陷和微观硬度的影响规律,发现电极压力对熔核微观硬度影响较弱、焊接电流对熔核微观硬度影响适中、通电时间对熔核微观硬度影响最明显。综合实验结论,建立了DP600双相钢电阻点焊参数、微观特征和力学性能之间的控制关系,提出了熔核尺寸、微观硬度、焊接缺陷是控制DP600双相钢电阻点焊质量的因素。 基于实验结果,本文采用二维轴对称模型,分析了DP600双相钢电阻点焊的预压接触行为,推导了电阻点焊预压接触有限元方程,确定了电阻点焊初始导电区域。应用间接耦合法和热弹塑性理论全面地分析了不同焊接参数下DP600双相钢电阻点焊的热电瞬态机理和热弹塑性机理,通过对焊接区电场和温度场的分析,得出了50Hz正弦交流电下熔核的尺寸波动曲线,这为熔核尺寸控制提供了理论依据;并通过分析焊接过程中接触压力、应力应变的分布与成因,揭示了电阻点焊的变形机制,提出工件表面出现压痕和“劈尖”变形仅仅是由“塑性环”,即热影响区的塑性应变引起的,在远离焊接区的较大范围里,工件自身并没发生很明显的变形,这为双相钢点焊接头的变形控制提供了理论指导。 分析结果和实验结果对比发现,在适当的电流情况下,模拟的熔核尺寸与实验值能较好地吻合,但在电流过大的情况下,误差较大;模拟的变形形貌与实验结果也能保持一致,说明对DP600双相钢电阻点焊机理分析具有较好的准确性。 根据研究结果,提出了熔核尺寸与焊接变形预测控制的具体方法,建立了DP600双相钢电阻点焊性能特征与焊接机理的相互关系。本文工作,对全面认识双相钢电阻点焊机理以及双相钢在汽车车身点焊中的应用与质量控制具有现实意义。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG453.9

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【参考文献】
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