轻量化汽车车身铝合金的电阻点焊研究

发布时间：2021-04-22 18:07

随着能源危机与温室效应问题的不断加剧,环境污染问题越来越受到世界各国的重视。减少尾气排放、节约汽油使用量是汽车行业中急需解决的重要问题。而汽车轻量化是实现这一目标的重要途径,在汽车结构中大量使用性能良好的铝合金材料有助于减轻汽车重量;电阻点焊是汽车制造业中应用最广泛的一种技术,利用原有设备技术进行铝合金的焊接制造是效率最高,经济效益最好的一种方式。但由于铝合金的一些独特性质,在对其进行电阻点焊时仍然存在一些问题需要解决,所以对铝合金进行电阻点焊的研究具有重大的意义和工业使用价值。本文针对目前车身中广泛使用的5182-O铝合金,进行电阻点焊时存在的接头强度低、飞溅、气孔、表面质量差、电极寿命低、工艺稳定性差等问题,通过使用普通的平头电极和另一种新型的多环圆顶电极控制变量的研究方法进行了工艺试验。利用金相分析确定了两种电极的最佳工艺参数,得到了熔核直径最大且无明显焊接缺陷的良好焊点;并对最佳参数下的接头三种静态拉伸强度、动态疲劳强度和熔核区显微硬度分布进行了测试与比较。通过扫描电镜及能谱分析研究了两种电极工艺稳定性差异的原因、接头断裂方式的差异以及电极寿命的差异。最终结果显示:使用MRD电极的焊点工艺稳定性更高、接头强度更高且离散度更小;两种电极的电极寿命研究发现,MRD电极在连续焊接过程中焊点强度、熔核直径更稳定;电极磨损及表面的合金化程度更小,电极寿命更高。通过SEM及EDS能谱分析焊点表面及电极表面、截面,发现由于MRD圆环的存在在焊接过程中,一方面可以刺破材料表面氧化膜,降低电极与材料间接触电阻,减小接触面的产热,使电流分布均匀;另一方面圆环可以加大接触面的接触面积,改善散热状况,使接触面温度降低,减少Cu/Al合金化反应和电极磨损,提高电极寿命,提高工艺稳定性。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG453.9

文章目录

摘要

abstract

第1章绪论

1.1 选题背景

1.2 铝合金电阻点焊研究现状

1.3 课题主要研究内容

第2章实验材料、设备及方法

2.1 实验材料

2.2 电极结构及材料

2.3 实验设备

2.4 实验方法

2.4.1 实验材料预处理

2.4.2 焊接参数

2.5 实验测试分析方法

2.5.1 接头显微组织分析

2.5.2 扫描电镜及能谱分析

2.5.3 力学测试

2.5.4 显微硬度测试

第3章工艺参数对铝合金点焊熔核直径的影响

3.1 焊接电流对熔核直径的影响

3.2 焊接时间对熔核尺寸的影响

3.3 电极压力对熔核尺寸的影响

3.4 本章小结

第4章铝合金电阻点焊接头性能及组织分析

4.1 接头静力学强度分析

4.1.1 拉剪测试

4.1.2 正拉测试

4.1.3 剥离测试

4.2 接头强度稳定性差异分析

4.3 断口扫描分析

4.4 显微组织分析

4.5 显微硬度分析

4.6 接头疲劳寿命分析

4.7 本章小结

第5章点焊电极寿命研究

5.1 影响电极寿命的因素

5.2 电极失效机理分析

5.3 实验方法

5.4 熔核直径变化

5.5 焊点拉剪强度变化

5.6 电极帽变化

5.6.1 平头电极变化

5.6.2 MRD电极变化

5.7 本章小结

第6章结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

【参考文献】