鋁合金點(diǎn)焊熔核強(qiáng)化研究.pdf

1、鋁合金是運(yùn)輸工具輕量化的重要材料。鋁合金點(diǎn)焊是一種熱效率高、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)柔性化程度高的焊接方法，在汽車、航空及航天產(chǎn)品的制造中有廣泛用途。鋁合金導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性高，熱膨脹系數(shù)大，熔點(diǎn)低，化學(xué)性質(zhì)活潑，表面覆蓋著致密氧化膜且易與電極發(fā)生銅鋁合金化反應(yīng)，嚴(yán)重影響了鋁合金薄板點(diǎn)焊的工藝性。為此，本文對(duì)改善鋁合金點(diǎn)焊工藝性能提高焊點(diǎn)質(zhì)量作了以下工作：
　　 首先，采用數(shù)值模擬方法對(duì)鋁合金點(diǎn)焊接頭組織、熔核形態(tài)和殘余應(yīng)力分布做了深入研

2、究。熔核的結(jié)構(gòu)因素：熔核的組織分、和熔核的形狀和應(yīng)力狀態(tài)是決定點(diǎn)焊熔核力學(xué)性能的內(nèi)在因素。為此，本文首次采用了熱、電、力、冶金耦合的電阻點(diǎn)焊過程模型及鋁合金的相變模型對(duì)鋁合金點(diǎn)焊焊點(diǎn)組織進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。預(yù)測出了變形鋁合金中最主要的兩類鋁合金(可熱處理強(qiáng)化鋁合金和不可熱處理強(qiáng)化鋁合金)點(diǎn)焊接頭的組織差異。根據(jù)實(shí)際點(diǎn)焊產(chǎn)生的鋁合金熔核形狀，分別建立了圓臺(tái)形、圓錐臺(tái)形、橢球形熔核模型，并對(duì)它們施加剪切、扭轉(zhuǎn)和扯離載荷，進(jìn)行數(shù)值模擬，研究了

3、不同載荷下各類熔核形狀模型上的應(yīng)力分布狀況。并且根據(jù)對(duì)點(diǎn)焊過程的模擬結(jié)果，分析了各類熔核形狀的形成原因。使用電阻點(diǎn)焊過程的數(shù)值模型研究了各種焊接工藝焊接時(shí)，熔核及周圍熱影響區(qū)的殘余應(yīng)力分布。為通過工藝設(shè)計(jì)手段進(jìn)行鋁合金點(diǎn)焊熔核強(qiáng)化提供了理論基礎(chǔ)。
　　 其次，采用試驗(yàn)的方法對(duì)采用不同工藝手段時(shí)，熔核內(nèi)部組織變化及焊點(diǎn)力學(xué)性能變化作了深入研究。首次在可熱處理鋁合金6082的熔核組織中發(fā)現(xiàn)由于點(diǎn)焊過程中的電磁現(xiàn)象產(chǎn)生的類似電磁鑄造的

4、組織形態(tài)：枝晶組織與由枝晶碎片形成的非枝晶組織的混合分布。對(duì)6082鋁合金點(diǎn)焊進(jìn)行了試驗(yàn)設(shè)計(jì)及工藝試驗(yàn)，研究了采用不同工藝參數(shù)進(jìn)行焊接時(shí)，熔核組織的變化以及焊點(diǎn)力學(xué)性能的變化，為使用物理方法進(jìn)行熔核強(qiáng)化提供了實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。
　　 最后，采用大電阻介質(zhì)點(diǎn)焊的方法，對(duì)改善熔核組織性能做了深入研究。合金強(qiáng)化是對(duì)鋁合金進(jìn)行組織強(qiáng)化的行之有效的手段，也是鋁合金點(diǎn)焊進(jìn)行熔核強(qiáng)化的重要方法。本文使用試驗(yàn)測量和數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析的方法，首次采用穩(wěn)定