电阻点焊组织预测和质量控制研究

电阻点焊组织预测和质量控制研究

论文摘要

电阻点焊广泛应用于航空、航天、能源、机械、电子、车辆及轻工部门,在现代制造业中占有不可替代的地位。但是电阻点焊非线性、时变和多因素耦合的复杂过程,以及熔核相变过程的不可见性和焊接过程的瞬时性给实验研究带来了很大困难和挑战。本文采用SYSWELD有限元软件动态模拟点焊的全过程。模拟中考虑了材料热物理性能与温度的非线性关系和晶相转变及同一时间晶相转变潜热以及晶相组织对温度的影响,进行了力、热、电三场耦合计算,研究了铝合金点焊相变形成过程,实现了对铝合金点焊组织的预测,为更好的研究和控制点焊接头质量提供有效的实用方法。建立了铝合金电阻点焊的力、热、电耦合模型,模拟了电阻点焊过程温度场和相变场的变化情况,揭示了铝合金焊接过程中母材和热影响区的变化过程以及熔核产生、形成、长大过程,并对其进行了分析,再现了铝合金点焊组织形态动态演变过程。实验证明,模拟结果与实验结果相吻合。为了提高铝合金点焊接头强度,改进铝合金点焊接头的质量,本文采用在铝合金点焊时增加回火工艺的方法控制焊接质量。分别通过数学方法、物理实验方法和数值模拟方法三种方法对实验的结果进行分析和互相论证,物理实验方法和数值模拟方法结果的吻合,证明回火工艺能显著提高接头剪切强度,从而实现对点焊接头质量的有效控制。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题的研究背景
  • 1.2 课题提出的意义
  • 1.3 数值仿真技术的研究现状及发展趋势
  • 1.3.1 点焊数值仿真技术的研究现状及发展趋势
  • 1.3.2 微观组织模拟技术的研究现状及发展趋势
  • 1.4 论文主要研究内容
  • 第二章 电阻点焊过程的有限元模拟
  • 2.1 点焊熔核的形成
  • 2.1.1 点焊焊接循环
  • 2.1.2 点焊接头的形成过程
  • 2.1.3 熔核的结晶过程
  • 2.2 点焊过程有限元原理
  • 2.2.1 电势方程
  • 2.2.2 热传导方程
  • 2.2.3 边界条件
  • 2.2.4 相变方程
  • 2.2.5 帕尔帖效应热和相变潜热的处理
  • 2.3 本章小结
  • 第三章 熔核组织的数值仿真
  • 3.1 引言
  • 3.2 铝合金点焊过程有限元模型的建立
  • 3.2.1 SYSWELD软件简介
  • 3.2.2 铝合金点焊过程热、力、电的耦合关系
  • 3.2.3 点焊有限元几何模型
  • 3.2.4 材料性能数据
  • 3.2.5 铝合金相变模型
  • 3.3 数值仿真结果及分析
  • 3.3.1 温度场的数值模拟结果及分析
  • 3.3.2 相变场的数值模拟结果及分析
  • 3.4 实验验证
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 铝合金点焊接头质量控制研究
  • 4.1 质量控制实验的设计
  • 4.1.1 实验目的
  • 4.1.2 实验材料及设备
  • 4.1.3 实验步骤
  • 4.1.4 点焊剪切强度实验
  • 4.2 剪切强度实验结果
  • 4.3 实验分析
  • 4.3.1 方差分析
  • 4.3.2 显微组织分析
  • 4.3.3 热循环曲线分析
  • 4.4 质量控制研究
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 结论与展望
  • 参考文献
  • 发表论文和参加科研情况说明
  • 致谢
  • 相关论文文献

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