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DP590GA热镀锌双相钢电阻点焊工艺研究及数值模拟

徐士航  
【摘要】: 热镀锌双相钢强度高、抗腐蚀性好,且具有良好的冲压性能,已成为未来发展轻质量高安全性汽车的主要材料。在汽车制造中,电阻点焊是主要的连接技术。与普通冷轧钢相比,由于高强度镀锌钢板的基材、表面镀锌层的影响,其可焊电流、焊接时间、电极压力等规范参数范围也将发生很大的变化,在焊接时易出现未焊透或飞溅现象而产生焊接缺陷,因此通过研究高强度镀锌钢板的电阻点焊工艺及可焊性,将对热镀锌双相钢在今后的广泛使用产生重要的影响。而由于点焊熔核形成过程的不可见性,计算机模拟技术已经成为研究电阻点焊的主要方法。 本文介绍了近年来国内外学者对热镀锌双相钢电阻点焊的研究现状,针对DP590GA热镀锌双相钢设计并进行了一系列不同焊接规范下的点焊实验,测出不同焊接规范下熔核直径大小、硬度分布,并通过拉剪、正拉实验得出焊点的力学性能,研究了焊接电流、焊接时间和电极压力对焊点熔核直径及其力学性能的影响规律,并对熔核区域进行宏观及微观金相分析,最后实测了DP590GA热镀锌双相钢点焊过程中的几个焊接参数的动态分布曲线。并针对DP590GA焊点熔核中锌元素的残留现象,设计出加预热的双脉冲焊接规范,进一步改善其点焊接头的力学性能。 本文还介绍了计算机数值模拟技术用于点焊技术的发展,并简单介绍了针对电阻焊特点开发的专业有限元软件SORPAS的特点及其理论基础。 基于SORPAS软件,针对DP590GA热镀锌双相钢建立了描述点焊熔核形成过程的轴对称有限元模型,并实测了DP590GA的多项热物理性能参数。通过数值模拟定量揭示了热镀锌双相钢点焊过程中温度场、接触电阻等过程量的变化规律,并计算出热镀锌双相钢点焊熔核直径、接头区域硬度、冷却速度及焊后组织的分布特点。将模拟计算结果与实测结果进行了比较,验证了本文所建模型和计算结果的可行性及准确性。 文章还应用SORPAS软件模拟加预热的双脉冲焊接规范下的点焊过程,将计算所得到的结果与DP590GA单脉冲规范下的点焊过程相比较,进一步分析镀层对焊接过程中接触电阻的影响。通过拉伸实验及区域能谱扫描分析,结果表明:对DP590GA热镀锌双相钢采用加预热的双脉冲焊接规范能有效地提高其焊点接头的力学性能,增大熔核尺寸,减少熔核中的锌元素的残留量。


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