AZ31B镁合金电阻点焊研究

论文摘要

本文对AZ31B镁合金薄板的电阻点焊进行了系统的研究。结果表明,焊接时间、焊接电流和电极压力对熔核尺寸、接头的微观组织和力学性能有明显影响。当焊接时间（1-16个周波）延长的时候,熔核直径增加,微观组织粗化,但无喷溅发生,当焊接时间大于6个周波时,能够获得2930-3050 N的接头强度;当焊接电流（15-23 kA）增加的时候,熔核直径增大,接头强度随之增加,但过高的焊接电流（25-27 kA）会导致热输入过大,而引起熔核金属喷溅,导致接头强度下降;当电极压力在1.5-4.5 kN变化时,电极压力降低,熔核直径增加,接头强度随之上升,但电极压力过低（1.5 kN）会引起熔核金属喷溅。对镁合金点焊过程中的焊接性特点进行了深入细致的研究,试验表明,采用相对低的焊接热输入（相对短的焊接时间、小的焊接电流或者高的电极压力）能有效抑制接头中出现热裂纹、缩孔和喷溅,加强工件表面和电极表面的清理可以有效延长电极的使用寿命。应用二次回归正交组合设计法,建立点焊接头熔核直径和拉剪力的回归方程,并探讨了焊接参数对熔核直径和拉剪力的影响规律。利用Matlab软件编程,得到最优的焊接参数,即4.7kN的电极压力,28kA的焊接电流和4个周波的焊接时间,此时熔核直径和接头拉剪力分别为6.8mm和3256N。应用轴对称有限元模型研究电阻点焊接头中温度场分布,进而预测熔核尺寸及其生长过程,所得的有限元结果与试验结果基本一致。经过以上研究,对镁合金点焊焊接性问题有了进一步认识,基本解决了镁合金点焊过程中的一些常见问题,为镁合金电阻点焊的实际应用提供了可靠而详实的理论依据。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪 论
• 1.1 引言
• 1.2 镁合金的研究进展
• 1.2.1 Mg-Al 系镁合金的研究及应用现状
• 1.2.2 Mg-Mn 系镁合金的研究及应用现状
• 1.2.3 Mg-Zn 系镁合金的研究及应用现状
• 1.2.4 Mg-Li 系镁合金的研究及应用现状
• 1.3 镁合金的连接（焊接）研究进展
• 1.3.1 钨极惰性气体保护焊（TIG）
• 1.3.2 熔化极惰性气体保护焊（MIG）
• 1.3.3 电子束焊（EBW）
• 1.3.4 激光焊（LBW）
• 1.3.5 搅拌摩擦焊（FSW）
• 1.3.6 激光-电弧复合焊接（Laser-TIG）
• 1.3.7 电阻点焊（RSW）
• 1.4 选题意义及本文主要研究内容
• 第2章 试验材料、方法及设备
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法及设备
• 2.2.1 镁合金的点焊
• 2.2.2 显微分析
• 2.2.3 力学性能测试
• 2.2.4 焊接工艺参数的优化
• 2.2.5 有限元分析
• 第3章 镁合金电阻点焊接头的组织及力学性能
• 3.1 镁合金点焊接头的组织结构特点
• 3.2 点焊参数对接头组织及性能的影响
• 3.2.1 焊接时间的影响
• 3.2.2 焊接电流的影响
• 3.2.3 电极压力的影响
• 3.3 点焊接头的拉剪断裂机理
• 3.3.1 结合面断裂
• 3.3.2 纽扣断裂
• 3.4 镁合金点焊熔核的孕育处理
• 3.4.1 点焊熔核孕育处理试验方法
• 3.4.2 点焊熔核孕育处理试验结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 镁合金电阻点焊焊接性特点
• 4.1 镁合金点焊接头的裂纹
• 4.1.1 点焊熔核的结晶裂纹
• 4.1.2 热影响区液化裂纹
• 4.2 点焊熔核的缩孔
• 4.3 喷溅
• 4.4 电极烧损
• 4.5 本章小结
• 第5章 镁合金点焊参数的优化设计
• 5.1 试验方案设计
• j）变化范围的确定及因素编码'>5.1.1 自然因素（Z_j）变化范围的确定及因素编码
• 5.1.2 试验方案
• 5.2 模型回归与检验
• 5.2.1 熔核直径的模型回归与验证
• 5.2.2 拉剪力的模型回归与验证
• 5.3 计算结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 镁合金电阻点焊的有限元分析
• 6.1 有限元法
• 6.2 点焊预压阶段的有限元分析
• 6.2.1 弹塑性力学分析的理论基础
• 6.2.2 预压接触分析有限元模型的建立
• 6.2.3 应力场有限元分析结果与讨论
• 6.3 点焊过程的温度场有限元分析
• 6.3.1 温度场有限元分析的基本控制方程
• 6.3.2 温度场分析有限元模型的建立
• 6.3.3 温度场有限元分析结果与讨论
• 6.4 本章小结
• 第7章 结 论
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢
• 摘要
• Abstract