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電阻焊近來發(fā)展

來源: | 作者:ryweld | 發(fā)布時(shí)間: 2017-08-09 | 5798 次瀏覽 | 分享到:

近年來隨著汽車車輛、航空航天、建筑、運(yùn)輸以及輕工家電等工業(yè)的飛速發(fā)展，相應(yīng)的工業(yè)產(chǎn)品在其材料、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用領(lǐng)域上不斷更新和發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的加工質(zhì)量要求不斷提高，作為這些工業(yè)產(chǎn)品制造中的一種廣泛使用的材料加工工藝——電阻焊也受到了很大的挑戰(zhàn)。

3 計(jì)算機(jī)模擬的工業(yè)應(yīng)用
計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬有其成本低，參數(shù)改變靈活、方便等優(yōu)點(diǎn)，但目前大部分都用于離線計(jì)算和模擬，如何將這種方法有效地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行在線評(píng)估和控制，這個(gè)問題也成為近年來焊接學(xué)家們研究的一個(gè)重點(diǎn)。丹麥學(xué)者Zhang,Wenqi基于長(zhǎng)期的工程研究和工業(yè)合作，開發(fā)了一個(gè)新的基于有限元方法的焊接軟件:SORPAS,用于模擬電阻凸焊和點(diǎn)焊過程。為了使該軟件能被工廠中的工程師和技術(shù)員直接應(yīng)用，電阻焊中的所有參數(shù)被考慮并自動(dòng)地在軟件中實(shí)現(xiàn)。該軟件支持Windows友好界面，操作靈活，對(duì)工件及電極可靈活地進(jìn)行幾何形狀設(shè)計(jì)，參數(shù)設(shè)置猶如正式焊機(jī)，它可用于工業(yè)中支持產(chǎn)品開發(fā)和工藝優(yōu)化?，F(xiàn)在Volkswangen, Volvo, Siemens和ABB等公司都開始采用此軟件。美國(guó)華盛頓大學(xué)的Li,Wei提出了一個(gè)基于接觸區(qū)域的點(diǎn)焊質(zhì)量評(píng)估模型，它是用一個(gè)有限元分析模型來表示接觸區(qū)域變化，根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行在線應(yīng)用，經(jīng)試驗(yàn)：在不同的電極尺寸、電極力、焊接時(shí)間和電流下這種方法是成功的，它將為電阻焊監(jiān)測(cè)和控制提供重要的信息。
新型材料的可焊性研究
隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)工業(yè)產(chǎn)品（特別是汽車）外殼用材的性能提出了更高的要求，并促進(jìn)了產(chǎn)品用材的更新?lián)Q代。例如，為了改善汽車外殼的抗腐蝕性能，提高汽車的使用壽命，在汽車車身制造中大量采用鍍鋅鋼板代替普通冷軋鋼板；為了減輕車身總體重量，節(jié)省能源消耗，世界各大汽車公司正在開發(fā)鋁合金或高強(qiáng)鋼車身的汽車。由于在汽車車身等薄板結(jié)構(gòu)的裝配制造中，大量采用電阻點(diǎn)焊方法，為保證焊接質(zhì)量，研究鋁合金、鍍鋅鋼板高強(qiáng)鋼等新材料的電阻點(diǎn)焊性能已成了非常迫切的任務(wù)。近年來，各國(guó)焊接工作者就此方面做了大量的理論及實(shí)際研究工作，并取得了一定的成績(jī)。
1 鋁合金的電阻點(diǎn)焊研究
鋁合金熔點(diǎn)低、屈服強(qiáng)度低、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好以及存在表面氧化膜等特點(diǎn)，給電阻點(diǎn)焊帶來了很大的困難，近年來各國(guó)焊接學(xué)家主要作了以下一些研究：
在鋁合金點(diǎn)焊電極壽命研究方面，美國(guó)沃特盧大學(xué)的Lum,L在研究5182鋁合金點(diǎn)焊電極壽命中，采用了掃描電鏡、SEM/EDX、XRD等方法，研究表明：從電極衰退到最終失效主要經(jīng)歷了鋁剝離、鋁與銅合金化、電極端面蝕斑及電極端面凹坑四個(gè)階段，由于蝕斑和凹坑起源于鋁的剝離和合金化，因此，作者認(rèn)為定期對(duì)電極表面清潔能增加電極壽命，有利于汽車生產(chǎn)中鋁合金的應(yīng)用；美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的Fresz,B研究了銅電極的合金成分對(duì)電極壽命的影響，試驗(yàn)中采用了Cu-Cr,Cu-Zr,Cu-Cr-Zr,Cu-Be等不同的銅電極材料；Dorn,Lutz等學(xué)者提出了點(diǎn)焊鋁合金時(shí)采用復(fù)合電極以提高其壽命，研究采用在鉻鋯銅電極端部鑲嵌鎢的復(fù)合電極焊接鋁合金，發(fā)現(xiàn)電極壽命可提高1.5至2倍。
在鋁合金點(diǎn)焊的工藝研究方面，Sari,H.等學(xué)者通過鋁合金點(diǎn)焊工藝試驗(yàn)，研究了鋁合金點(diǎn)焊時(shí)電極接觸半徑與接觸電阻間的關(guān)系，以及電極接觸半徑與工件與工件的接觸面積間的關(guān)系；美國(guó)密西根大學(xué)的Cho,Y采用實(shí)驗(yàn)研究方法，比較了鋁合金與鋼的電阻點(diǎn)焊工藝，根據(jù)試驗(yàn)得出的葉型曲線確定可用焊接電流范圍和焊點(diǎn)破壞后的鈕扣直徑，并用這兩個(gè)參數(shù)來評(píng)價(jià)鋁合金和鋼的點(diǎn)焊質(zhì)量，試驗(yàn)表明：電極尺寸對(duì)鋼焊點(diǎn)破壞后的鈕扣直徑有很大影響，但對(duì)鋁焊點(diǎn)沒有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，鋁焊點(diǎn)破壞后的鈕扣直徑波動(dòng)很大。
此外，鋁合金點(diǎn)焊過程的有限元模擬也是近年來各國(guó)學(xué)者的研究熱點(diǎn)。
2 高強(qiáng)鋼的電阻點(diǎn)焊研究
先進(jìn)高強(qiáng)度鋼具有強(qiáng)度高、成型性能好、高烘烤硬化性能、能量吸收率和疲勞強(qiáng)度較高，而且防撞凹性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而在汽車輕量化建設(shè)中它的應(yīng)用量正在日益增長(zhǎng)，高強(qiáng)鋼的電阻焊可焊性的研究也應(yīng)運(yùn)而生。目前各國(guó)焊接學(xué)家對(duì)高強(qiáng)鋼電阻焊的研究主要集中在各種高強(qiáng)鋼的可焊性、焊接規(guī)范參數(shù)對(duì)焊點(diǎn)組織性能的影響、焊接程序和工藝的優(yōu)化等。例如：英國(guó)TWI材料連接技術(shù)全球中心的Shi,G等學(xué)者研究了高強(qiáng)鋼點(diǎn)焊程序的修正以及母材強(qiáng)度和焊接淬火對(duì)焊點(diǎn)性能的影響；日本學(xué)者Otani,Tadayuki等對(duì)超細(xì)晶粒高強(qiáng)鋼電阻點(diǎn)焊特性作了系統(tǒng)的研究，研究發(fā)現(xiàn)：這種由于高強(qiáng)鋼在高溫下的電阻率和強(qiáng)度與低碳鋼不同，其點(diǎn)焊時(shí)得到同樣大小的熔核尺寸需要的焊接電流比低碳鋼板更大，同時(shí)，這種鋼板的碳當(dāng)量很低，雖然焊后熔核的主要組織是馬氏體，但由于低碳成分限制了熔核硬化，因此這種材料的點(diǎn)焊接頭不經(jīng)過回火就能得到高的拉剪強(qiáng)度和垂直拉伸強(qiáng)度；法國(guó)學(xué)者M(jìn)imer，M通過試驗(yàn)研究提出了通過焊后回火工藝來改進(jìn)高強(qiáng)鋼和超高強(qiáng)度鋼的電阻點(diǎn)焊性能的方法；日本學(xué)者Sakuma,Yasuharu還對(duì)高強(qiáng)鍍鋅鋼板的點(diǎn)焊可焊性進(jìn)行了研究。
3 鍍鋅鋼板的電阻點(diǎn)焊研究
為了提高產(chǎn)品的耐腐蝕性能，在汽車、家電等行業(yè)越來越廣泛地使用各種類型的鍍鋅鋼板，根據(jù)鍍鋅工藝、鍍鋅成分等不同，鍍鋅鋼板分為：電鍍鋅板、熱鍍鋅板、Zn-Ni合金鍍層板、Zn-Fe合金鍍層板等。由于鍍層金屬的物理性能與導(dǎo)電性能不同于低碳鋼，所以鍍鋅鋼板的電阻點(diǎn)焊性能與未鍍鋅的同種鋼板有較大的不同，且從其使用性能考慮，對(duì)接頭質(zhì)量要求更高，即點(diǎn)焊時(shí)既要保證產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的接頭，還應(yīng)合理地保護(hù)鍍層。