有關(guān)焊接參數(shù)對(duì)高強(qiáng)鋼與鋁合金點(diǎn)焊接頭性能的影響

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com固相焊專題r蜉搭焊接參數(shù)對(duì)高強(qiáng)鋼與鋁合金點(diǎn)焊接頭性能的影響上海交通大學(xué)上海市激光制造與材料改性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(200240)吳松孔諒?fù)趺舫缬窳忌虾Ｆ嚰瘓F(tuán)股份有限公司乘用車分公司(201804)宋政摘要高強(qiáng)鋼和鋁合金的連接在汽車輕量化中具有重要的研究?jī)r(jià)值。針對(duì)DP590高強(qiáng)雙相鋼和6061鋁合金分別采用交流和中頻逆變點(diǎn)焊機(jī)進(jìn)行電阻點(diǎn)焊試驗(yàn)，研究不同點(diǎn)焊工藝參數(shù)對(duì)鋼一鋁熔核尺寸、點(diǎn)焊接頭力學(xué)性能的影響，并對(duì)高強(qiáng)鋼一鋁合金的中頻逆變電阻點(diǎn)焊接頭斷口形貌進(jìn)行機(jī)理分析。研究表明：當(dāng)高強(qiáng)鋼與鋁合金的點(diǎn)焊熱輸

2、入量較小時(shí)，熱輸入量增加有利于形成較大熔核直徑；但增大到一定程度后，會(huì)逐漸穩(wěn)定。同時(shí)，高強(qiáng)鋼一鋁合金電阻點(diǎn)焊熔核尺寸與其接頭的正交拉伸、抗剪強(qiáng)度有一定關(guān)系，抗剪斷裂出現(xiàn)在鋁母材側(cè)，斷口形貌為明顯的韌性斷裂。關(guān)鍵詞：鋼鋁異種金屬電阻點(diǎn)焊熔核尺寸及性能斷裂機(jī)理中圖分類號(hào)：TG453而強(qiáng)度主要取決于熔核尺寸、熔核及其周圍熱影響區(qū)0前言的金屬顯微組織與缺陷情況。一般來(lái)說，電阻點(diǎn)焊的作為汽車輕量化中最主要的兩類材料，由高強(qiáng)度熔核尺寸對(duì)焊點(diǎn)性能的影響因素要占主導(dǎo)地位。因鋼板和鋁合金板組成的鋼一鋁一體化車身結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)此，研究熔核直徑隨焊接參數(shù)

3、的變化規(guī)律很重要。車身框架結(jié)構(gòu)輕量化和高強(qiáng)度的重要途徑。在汽車工在該試驗(yàn)中為了對(duì)比說明，參考了高強(qiáng)度雙相鋼業(yè)中，電阻點(diǎn)焊是主要的連接方式。由于鋼和鋁之間板電阻點(diǎn)焊的焊接參數(shù)，還進(jìn)行了鋁一鋁點(diǎn)焊試驗(yàn)。的導(dǎo)電、導(dǎo)熱等物理性能存在著較大的差異以及它們?nèi)鐖D1中試驗(yàn)測(cè)得的鋼一鋼、鋁一鋁、鋼一鋁在中頻逆之間易形成較脆的金屬間化合物，使得難以形成優(yōu)質(zhì)、變與鋼一鋁合金在工頻的點(diǎn)焊條件下點(diǎn)焊接頭熔核尺穩(wěn)定的點(diǎn)焊接頭。因此，開展高強(qiáng)度鋼板與鋁合金異寸隨焊接電流變化的關(guān)系曲線。種材料點(diǎn)焊工藝機(jī)理研究，具有重大的工程應(yīng)用價(jià)值一。鋼一鋁異種金屬之間的焊接

4、一直是焊接領(lǐng)域的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。文中選用目前已廣泛用于汽車工業(yè)的DP590高強(qiáng)雙相鋼和6061鋁合金，調(diào)節(jié)焊接電流和焊品矧接時(shí)間，著重研究了熱輸入量對(duì)熔核直徑及力學(xué)性能的影響。以DP590非鍍鋅鋼板和6061鋁合金為主要萋試驗(yàn)材料，研究鋼一鋁點(diǎn)焊過程的各焊接參數(shù)與接頭性能的關(guān)聯(lián)及失效斷裂機(jī)理。1焊接參數(shù)對(duì)鋼一鋁點(diǎn)焊接頭熔核尺寸的影響電阻點(diǎn)焊時(shí)，各規(guī)范參數(shù)的影響是相互制約，當(dāng)電圖1點(diǎn)焊熔核直徑隨焊接電流變化極材料、端面形狀和尺寸確定后，焊接規(guī)范的選取主要圖1中可以看出，在焊接時(shí)間和電極壓力一定的考慮焊接電流、焊接時(shí)間和電極壓力這三個(gè)參

5、數(shù)。點(diǎn)焊的質(zhì)量要求首先體現(xiàn)在點(diǎn)焊接頭要有一定點(diǎn)強(qiáng)度，情況下，焊接電流較小時(shí)，熔核直徑也比較??；隨著電流的增加，熔核直徑也隨著增加并表現(xiàn)出很大的速率；收稿日期：2014—02—27而當(dāng)焊接電流進(jìn)一步增加時(shí)由于兩板邊緣的翹離或焊2014年第4期51學(xué)兔兔www.xuetutu.com俘擄固相焊專題和。接飛濺的產(chǎn)生，限制了熔核的進(jìn)一步長(zhǎng)大，熔核直徑趨于定值或呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。ZZ2焊接參數(shù)對(duì)鋼一鋁點(diǎn)焊接頭力學(xué)性能的影響嘿矮為了研究點(diǎn)焊參數(shù)對(duì)鋼一鋁電阻點(diǎn)焊接頭力學(xué)性薔罌能的影響，分別進(jìn)行了鋼一鋼，鋁一鋁和鋼一鋁三種不同組合的在不同焊接參數(shù)下

6、的正交拉伸和抗剪試驗(yàn)。圖2—3是鋼一鋼、鋁一鋁在選定的焊接參數(shù)條件下(采用中頻逆變點(diǎn)焊機(jī))點(diǎn)焊接頭的正交拉伸斷裂載荷及抗剪斷裂載荷隨焊接電流變化關(guān)系曲線；圖4～5為焊接電流l／kA鋼一鋁在中頻逆變和工頻交流點(diǎn)焊時(shí)接頭的正交拉伸圖4鋼一鋁中頻逆變點(diǎn)焊接頭力學(xué)強(qiáng)度隨焊接電流變化斷裂載荷及抗剪斷裂載荷隨焊接電流變化關(guān)系曲線。Z．Z＼Z＼＼魑嘎驥薔痞垂落j永迥稼焊接電流／／kA焊接電流l／kA圖5鋼一鋁工頻交流點(diǎn)焊接頭力學(xué)強(qiáng)度隨焊接電流變化圖2鋼一鋼點(diǎn)焊接頭力學(xué)強(qiáng)度隨焊接電流變化過熱，產(chǎn)生飛濺或壓痕過深，嚴(yán)重影響熔核質(zhì)量并降低了接頭強(qiáng)度

7、。鋁一鋁和鋼一鋁點(diǎn)焊過程極其相似，但差別在于：Z＼在鋼一鋁點(diǎn)焊過程中，隨點(diǎn)焊電流的增加，熔核尺寸穩(wěn)鰻定增大到一定程度后，板間翹離會(huì)限制熔核直徑進(jìn)～落步擴(kuò)大，同時(shí)溫度進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，這標(biāo)志著形核所需的趟熱量達(dá)到了最大，熔核不會(huì)進(jìn)一步增加，而多余的熱量會(huì)逐漸散失。此過程中電流越大，剩余熱量也就越多，溫度也就越高，從而使熔核組織過熱，熱影響區(qū)變寬，組織粗化，并使接頭的性能下降。中頻逆變與工頻交流電源種類不同，在相同的焊圖3鋁一鋁點(diǎn)焊接頭力學(xué)強(qiáng)度隨焊接電流變化接時(shí)間內(nèi)，中頻逆變焊機(jī)要比工頻交流焊機(jī)對(duì)焊接接從圖2—5中可以看出，鋼一鋼點(diǎn)焊接

8、頭強(qiáng)度隨焊頭的熱輸入量大。鋼一鋁點(diǎn)焊焊接規(guī)范甚窄，且接頭接電流的增加呈上升趨勢(shì)，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到最大值后有所性能對(duì)熱輸入量敏感，為了使中頻逆變與工頻交流具下降。其原因在于：電流較小，熱輸入量不足，焊點(diǎn)金有相近熱輸入量，在工頻交流點(diǎn)焊時(shí)電流約是中頻逆屬未完全熔化，形成的