SUS304不锈钢板的胶接点焊及接头疲劳强度分析

发布时间：2019-10-04 07:00

【摘要】：胶接点焊是一种融合了电阻点焊与胶接各自优点的薄板材料新型连接技术,其成形接头具有优良的动/静态承载能力以及密封特性。本文以1.5 mm厚SUS304奥氏体不锈钢板为试验材料,开展了胶接点焊连接工艺以及构件疲劳性能试验研究。1.开展胶接点焊连接工艺研究,借助于中频逆变直流点焊机,通过正交试验,在预压时间70ms、焊接电流10.0kA、通电时间80ms、电极压力12723.5N(供给压力0.5MPa)、维持时间20ms工艺参数下,获得抗拉强度较高的胶接点焊接头。2.分别对点焊接头与胶焊接头,以及胶接接头进行拉伸-剪切试验,对比三种接头的静态失效载荷、失效位移及能量吸收能力。试验结果表明:胶焊接头的能量吸收均值是点焊接头的0.22倍,是胶接接头的20倍;结构胶的加入降低了点焊接头的静强度;而对于胶接点焊,结构胶中铜粉的加入有利于提升胶接点焊成形过程中胶层的导电性,进而提高了胶焊接头的静强度。3.在不同载荷水平下对点焊和胶焊接头分别进行疲劳性能测试,获得接头的疲劳寿命。采用二参数Weibull分布验证实验数据的可靠性,并对数据进行拟合,获得了接头的载荷—寿命曲线;借助扫描电镜对疲劳失效后的接头进行失效与断口分析。结果表明:在有限寿命内的同一载荷水平下,胶焊接头的疲劳寿命高于点焊接头。点焊接头与胶焊接头的裂纹源均出现在上板靠近内侧的焊点边缘的热影响区附近,两种接头的失效模式均为纽扣断裂失效。在长寿命与中寿命下,点焊接头与胶焊接头均出现了疲劳条带;在短寿命下,胶焊接头出现了疲劳条带,而点焊接头的断口主要表现为韧窝特性。4.利用超声波水浸聚焦入射法对点焊、胶接及胶焊接头进行超声波C扫描成像检测,分析了不同焊接工艺参数下的C扫描图像特征,并提取其对应的A扫描信号;基于C扫描图像对熔核直径进行了测量,并与熔核金相进行了比较。结果表明:超声波C扫描图像中可清晰反映出飞溅、焊穿等典型焊接缺陷的形状及大小。基于C扫描图像灰度分布特征并结合特征点的A扫描信号,点焊及胶焊接头C扫图像可划分出:热影响区、熔合区、熔核区。同时,通过分析C扫描图像中过焊核中心的灰度值扫描线,确定出焊点熔核的边缘,实现焊核的快速检测,通过与金相分析结果对比,验证了该检测方法的准确性。
【图文】：

技术路线图,胶焊接头,胶接接头,焊接头

检测的可行性。逡逑（４）制备不同焊接工艺参数下的接头，综合运用超声波Ａ扫描信号与Ｃ扫描逡逑图像判断连接过程中接头产生的夹杂、焊接裂缝、过烧及飞溅等焊接缺陷，分析逡逑原因及优化实验方案。逡逑（５）分别对连接好的点焊接头、胶接接头及胶焊接头进行静力学实验，获得逡逑接头的抗拉强度、失效位移及能量吸收值；对比点焊接头与胶焊接头、胶接接头逡逑与胶焊接头、固化前的胶焊接头与固化后的胶焊接头、加入铜粉的胶接接头与未逡逑加入铜粉的胶接接头的静力学性能；并对失效后的接头进行扫描电镜实验（ＳＥＭ），，逡逑获得断口处的形貌特征及失效机理。逡逑（６）对点焊接头与胶焊接头分别进行疲劳性能测试，采用二参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布逡逑来验证实验数据的可靠性，并运用三参数幂函数表达式对疲劳实验获得的数据进逡逑行拟合，获得接头的Ｆ－Ｎ曲线，分析胶层对点焊接头疲劳特性的影响；对接头的逡逑失效过程和失效模式进行探宄，以及对接头的疲劳失效断口进行ＳＥＭ分析。逡逑逦邋ｄ金相实验ＩＨ熔核直径ｈ

材料测试,试样几何,尺寸,奥氏体不锈钢

锈钢基材性能测试逡逑的材料为１．５ｍｍ厚的ＳＵＳ３０４奥氏体不锈钢板，国标为０Ｃ标准要求与测试值如表２．１所示。逡逑表２．１邋ＳＵＳ３０４奥氏体不锈钢化学成分（质量分数／％）逡逑ｈｅｍｉｃａｌ邋ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＳＵＳ３Ｑ４邋ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ邋ｓｔａｉｎｌｅｓｓ邋ｓｔｅｅｌ邋（ｍａｓｓ邋ｆｒａｃｔｉｏｎ／逦Ｓｉ逦Ｍｎ逦Ｐ逦Ｓ逦Ｃｒ逦Ｎｉ．0８邋彡邋１．００邋彡邋２．００邋彡０．０４５逦彡０．０３邋１８．０－２０．０邋８．０－１０８逦１．００逦２．００逦０．０５逦０．０３２逦１８．０逦８．０的材料几何尺寸为１１０ｍｍＸ２０ｍｍ，沿轧制方向切割试样，Ｂ／Ｔ２２８－２００２《金属材料室温拉伸试验方法》，采用电液伺ｄｍａｒｋ邋１００型）对ＳＵＳ３０４奥氏体不锈钢板进行单向拉伸性。逡逑１１０逡逑
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG457.11;TG498

【参考文献】