DP590 双相钢电阻点焊过程模拟开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

在汽车行业中，运用最多的焊接方法是压焊中的电阻点焊，尤其是薄板非受力焊件。点焊是汽车车身及其他零部件主要连接方法，点焊质量决定汽车整体结构刚度和完整性。当前,在全球面临能源匮乏和环境污染的严重形势下,汽车轻量化已成为汽车发展的主要方向，由于设计的结构工艺性以及车身轻量化后的一些重要部位需要加强板，故而大量存在三层板或多层板的接头，而dp590双相钢由于其较高的强度和优良的综合性能成为了车用钢板的热门材料。点焊在汽车知道工业中发挥着不可替代的作用，焊装就是将冲压的车身零件焊接组装成汽车车身。点焊是焊装工艺的主要组成部分，据统计，一辆轻型客车或轿车车身上焊点数在4000个左右。

电阻点焊以其生产效率高、焊接质量易保证、易实现自动化等优点而在汽车、航空及航天等工业领域获得了广泛的应用。电阻焊是利用电流直接流过工件本身及工件间的接触面所产生的电阻热，使工件局部加热到高塑性或熔化状态，同时加压而完成的焊接过程。电阻焊特点有：①低电压，大电流，时间短，效率高②焊接时加热加压同时进行③不需填充金属。电阻点焊的质量在宏观上取决于熔核尺寸，在微观上取决于点焊接头的微观组织状态。因此电阻点焊的传热传质对点焊形核及冶金、力学等性能就具有至关重要的影响。

双相钢指由低碳低合金钢经临界区处理或控制轧制而得到的，主要由铁素体和马氏体所组成的钢；其中马氏体占5%—20%，并以岛状分布与铁素体基体中，钢的强度随马氏体含量的增加不断提高。双相钢独特的组织结构导致了和传统低合金高强钢相比，具有以下特点：①强度取决于钢中马氏体含量②屈服强度高，冲压成型性好③具有很高的初始加工硬化率④具有良好的烘烤硬化性能⑤具有良好的抗疲劳性能和抗应力腐蚀性能。目前生产双相钢的方法主要有直接热轧法和热处理法。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

材料制备：DP590双相钢小块钢板若干份供以点焊使用，并在后期进行切割制备数个点焊接头以研究焊点熔核等情况，模拟过程所用DP590双相钢的主要化学成分为(质量分数)0.071%C、0.43%Si、1.84%Mn、0.011%P、0.02%S；

软件安装：SYSWELD软件的学习与应用，有限元法建立数值模拟的过程，是针对焊接工程师设计的一种专业性软件，进行温度场和应力场的求解，研究温度分布和点焊质量的影响因素；

2.2研究目标

(1)、了解国内外相关研究状况和发展态势。

(2)、研究DP590点焊焊接性，并指定点焊连接工艺。

(3)、建立两等厚板点焊数值模型，进行温度场和应力场求解。

(4)、实验验证，研究点焊工艺对接头质量影响。

(5)、分析总结数据，得出结论。

2.3技术方案

(1)、准备好原材料后，使用点焊机用电阻点焊来获取实验所需焊点材料。单相交流电阻焊机(额定容量：35kVA；电压：380V；频率：50/60Hz；最大加压力：5200N；最大短路电流：13000A)。

(2)、初次选定参数为4kgf/cm，一个周波0.02s，预压30，加压54，焊接20，保压25，开放10，热量45。之后改变参数重复进行实验，获得一系列焊点。观察记录，并进行切割，获得多个焊点，并进行测试记录。因为实际焊接中选用的电极直径为6mm，相对于25×25mm的实焊试样，可以看成是在半径为12.5mm的圆中心点焊，即转化为轴对称模型。实际生产中的点焊，可以看作是在无限大平板上点焊，也可抽象成为轴对称模型，取模型的1/4进行分析。

(3)、DP590双相钢热物理性能参数。采用的试样尺寸有如下类型编号：①10×10×0.8mm②4×4×25mm③10×10×3mm。每次实施点焊时，采用相同尺寸的两块板进行等厚板焊接。其热物理性能参数预先给出。

表2-1DP590的热物理性能

(4)、利用SYSWELD软件进行有限元模型建模。进行网格划分、确定边界条件、材料属性等。建立模型之后，点焊过程的模拟就进入了求解阶段。整个点焊过程模拟的主要部分是为了得到在一定电流、加载时间条件下的焊点温度场模拟，进而确定熔核直径的模拟结果。与实际点焊工艺相类似，SYSWELD软件中也可以自行设定点焊中四个阶段：预压、通电、维持、休止的时间，同时还可以设置每一阶段的时间步长以及保存数据的频率步数。

(5)、对DP590双相钢板对应不同焊接规范进行多组点焊实验，并对试样进行正拉和拉剪实验，测量相应规范下得到的焊点熔核直径，分析讨论焊接电流、焊接通电时间以及电极压力等工艺参数对熔核直径以及点焊接头力学性能的影响。对实际测得的DP590双相钢的焊后金相组织、接头硬度分布与模拟预测的结果进行比较分析，找出最合适的焊接规范，获得可得到最佳性能点焊接头的工艺参数。

(6)、具体实验过程参数：

表2-2焊接试验参数编号

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，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：完成工艺分析，准备实验条件，熟练掌握软件使用。

第8－12周：完成点焊过程数值模拟程序设计与调试，完成相关实验数据测试。

4. 参考文献（12篇以上）

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