带锯条闪光对焊工艺参数优化及接头性能研究

发布时间：2019-09-21 22:32

【摘要】：闪光对焊是一种高效的焊接方式,其自动化程度高、焊接质量稳定优异,已经越来越多地应用在工业的各个领域。带锯条的焊接正是应用了这种技术,但由于我国对闪光焊接的研究落后于发达国家,所以闪光焊机大多依赖进口。本文基于国内企业研制的带锯条自动闪光对焊机,经过深入研究自动闪光对焊机的工作原理后,将焊机控制焊接工艺参数的方式进行了解析,并建立了各个焊机设置与实际焊接工艺参数之间的对照关系。依据闪光对焊的原理,利用ANSYS有限元软件建立模型,对带锯条的闪光焊接过程进行了温度场的数值仿真,模型综合考虑了材料的热物性参数,利用“生死单元”技术模拟了焊接中材料的烧损,通过单元实体分层加载模拟了焊接中接触电阻生热的过程。通过比较不同的焊接速度得出了温度场的变化规律,为后续焊接工艺参数优化试验提供了理论参考依据。根据仿真得出的结论以及查阅资料得到的相关数据,设计了正交试验来改善焊接工艺,主要考虑了闪光速度、焊接电压、顶锻压力与焊接时值等几个参数,通过主观评价焊接质量及拉力试验双重指标对焊接质量进行评估,分析了各参数对接头焊接质量的影响规律。经过试验得到了不同规格带锯条的最优参数水平组合,并得出了各个参数对焊接质量影响的重要程度。闪光焊接的带锯条强度高,但是韧性差,且带锯条工作在动载荷条件下,交变载荷会导致锯条背身的断裂。本研究根据工作要求,对闪光焊接后的带锯条进行焊后热处理,以消除其残余应力并改善其韧性。通过单因素试验,分别对热处理过程中的保温温度和保温时间进行了调整,经过拉伸试验、硬度测试与显微组织的观察分析,得到了焊后热处理的合理工艺参数组合。
【图文】：

焊机,闪光对焊,锯条,过梁

！邋ｍ逡逑图１．１邋ＢＡＳ邋３００系列焊机逦图１．２邋ＢＡＳ系列焊机逦图１．３邋ＵＺＮ－２５焊机逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋ＢＡＳ邋３００邋Ｓｅｒｉｅｓ逦Ｆｉｇ．邋１．２邋ＢＡＳ邋Ｓｅｒｉｅｓ逦Ｆｉｇ．邋１．３邋ＵＺＮ－２５逡逑ｆｌａｓｈ－ｂｕｔｔ邋ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｍａｃｈｉｎｅ逦ｆｌａｓｈ－ｂｕｔｔ邋ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｍａｃｈｉｎｅ邋ｆｌａｓｈ－ｂｕｔｔ邋ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｍａｃｈｉｎｅ逡逑１．２闪光对焊概述逡逑闪光对焊作为一种先进的焊接技术，具有无耗材、无需焊条、焊丝、焊药等逡逑优点［１１］，焊接质量稳定，生产效率高，易于实现焊接的机械化、自动化［１２］。而带逡逑锯条结构简单，易于夹持，所以闪光对焊是带锯条焊接的首选。而过去常用的手逡逑工ＴＩＧ焊接方法，焊接锯带效率低，且受人为操作影响较大，质量无法得到保证逡逑［１３］。逡逑１．２．１焊接原理逡逑带锯条的闪光对焊原理和焊接接头形成过程如图１．４所示。通过夹钳固定好逡逑待焊锯条后，接通焊接变压器，移动动夹钳使两锯条端面局部接触。电源接通产逡逑生很大的电流，接触点被迅速加热至熔化，变成连接两端面的液体金属“过梁”。逡逑由于过梁中的电流密度极高，使过梁中的液体金属蒸发，通过蒸汽压力和电磁力逡逑的共同作用

温度分布,闪光对焊,焊件

ｖｆ逦闪光速度（ｃｍ／ｓ）；逡逑ｊ逦电流密度（Ａ／ｍｍ２）。逡逑闪光对焊时，焊件整体电阻的动态变化规律如图１．５所示，，动态接触电阻札逡逑较大且一直存在于闪光阶段，它对焊接过程的加热起了主要作用，其产生的热量逡逑约占总析出热量的８５？９０％。逡逑及八逡逑２７？ｗ逡逑０逦＞ｔ逡逑图１．５闪光对焊时电阻的变化逡逑Ｆｉｇ．邋１．５邋Ｃｈａｎｇｅｓ邋ｏｆ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｆｌａｓｈ－ｂｕｔｔ邋ｗｅｌｄｉｎｇ逡逑经过闪光阶段产生的电阻热和热传递，使焊口温度迅速上升熔化金属接触点，逡逑也使焊件沿伸出方向在一定深度上得到合适的温度分布。闪光提供的大量热量将逡逑焊件端面上的脏物和氧化膜熔化，使焊件端面平整洁净。而液体过梁爆破时产生逡逑的金属蒸汽可形成自保护，提高焊口的抗氧化能力。闪光后期在端面上所形成的逡逑熔融金属膜提高了顶锻时挤压出氧化杂质和过热金属的效果。逡逑１．２．２焊接工艺过程逡逑闪光对焊焊接过程一般有预热、闪光、顶锻、保持、停止等阶段，其中闪光、逡逑顶锻两个阶段对焊接接头的形成起着关键作用，而保持、停止等动作则有利于保逡逑证接头的焊接质量，也是不可缺少的步骤。逡逑预热的形式有两种
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG717;TG456

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