1. 研究目的与意义(文献综述)
自19世纪elihuthomson发明电阻点焊以来,便一直发展,目前已经成为焊接科学领域中不可或缺的一部分。电阻点焊是将工件搭接,压紧在两电极之间,利用工件间的电阻热使母材熔化,在压力的作用下形成焊点,使工件连接在一起的一种焊接方法。一般采用小电压、大电流、在很短的时间内聚集大量的热,使工件接触面熔化形成金属熔核。一般可将其分为四个阶段:预压、通电加热、冷却结晶和休止。由于电阻点焊焊接成本较低、操作简单、易于实现机械化和自动化,而且具有较高的生产效率,几十年来一直被广泛地应用在航空航天、汽车制造业及电子行业中;特别是在当今的国内外汽车工业生产中,由于加工过程中变形量小、能量较集中、生产效率较高、焊接质量好而且对于焊接薄壁件有较大的优势,越来越成为汽车零部件加工及总成装配过程中的主导工艺。
国内外学者对电阻点焊过程己经进行了较多的研究,尤其是英国、法国、德国和日本在此方面作了大量的工作。早在年代的时候,许多学者对电阻点焊过程已有了深入的研究,但由于条件的限制,当时的研究工作主要集中在实验部分。当然随着科学技术的进步,对点焊过程的研究方法和内容也会更加丰富。目前国内外对点焊研究常用的方法有以下几种:
(1)实验法这是比较常用的方法,通过工艺试验获得优化的焊接工艺参数,较多采用破坏性实验的方法评定焊点的质量,有时运用数理统计对实验结果进行分析总结。2009年上海交通大学黄焕林采用正交试验方法和数值模拟结合的方法对三层板点焊工艺参数优化进行研究,验证三层板焊接中几个主要焊接工艺参数对熔核尺寸影响的显著性。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容
本课题以汽车前支柱加强板三层不等厚板点焊为研究对象,三层板均为低合金钢,型号为:WH340LA,厚度分别为1.0mm、1.8mm、4mm。采用SYSWELD软件的电阻焊模块,建立不等厚三层板点焊参数化的仿真模型,通过数值模拟,对三层不等厚板的焊接工艺参数进行优化,并通过实验验证结果。
2.2研究目标
(1)了解国内外相关研究概况和发展趋势;
(2)以汽车前支柱加强板多层不等厚板点焊为研究对象,设计点焊搭接堆砌方式,确定相应工艺参数;
(3)建立不同工艺条件下的点焊数值模型,分析堆砌顺序和点焊参数对熔核尺寸,接头质量的影响;
2.3技术方案
(1)建立不同堆砌方式的二维有限元模型,完成点焊过程数值模拟与调试,比较不同工艺下熔核生长情况;
定薄板、中间板、厚板厚度为别为:1mm、1.8mm、4mm,试样尺寸为8cm5cm.。采用锥形电极,端面直径为5mm.
设计A、B、C三种搭接顺序:
A顺序为薄板、中间板、厚板。
B顺序为中间板、薄板、厚板。
C顺序为厚板、薄板、中间板。
电阻点焊参数:电流;电极压力;通电时间;脉冲个数。
分别依据薄板、中间板和厚板设计的初始规范如下表所示:
表1不同厚度材料点焊工艺参数
板厚(mm) | 电流(KA) | 通电时间(cyc) | 电极压力(KN) | 脉冲个数 |
1 | 10 | 10 | 2.4 | 3 |
1.5 | 12 | 12 | 2.4 | 4 |
3 | 13 | 13 | 2.4 | 5 |
具体研究方案如表2所示:
顺序选择依据 | 薄板(1mm) | 中间板(1.8mm) | 厚板(4mm) |
A | 分别以薄板、中间板、厚板的初始规范为依据按ABC三种顺序用sysweld软件进行数值模拟,比较不同工艺下熔核生长情况,得到合理的一组焊接顺序和参数。 | ||
B | |||
C |
表2SYSWELD点焊模拟工艺组合
(2)进行工艺参数优化(工艺参数优化及验证)。
在得出的参数基础上再进行合理的优化,及用实验结果验证结论。
(3)对结果进行数据分析,整理结论,完成论文。
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,确定技术方案,完成开题报告;
第4-7周:熟练掌握软件使用,建立不同堆砌方式的二维有限元模型;
第8-12周:完成点焊过程数值模拟与调试,比较不同工艺下熔核生长情况,优化点焊工艺;
4. 参考文献(12篇以上)
[1]陆昌进,唐虹,姚其伟等.镀锌三层板电阻点焊的数值模拟[j].焊接学报,2013,34(6):105-108.
[2]颜福裕,罗震,白杨等.非等厚两板铝合金电阻点焊熔核偏移过程研究[j].焊接技术,2013,42(5):10-13.
[3]吴元峰,低碳钢电阻点焊过程的数值模拟[d],合肥工业大学,2005:1-8.
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