有关焊接参数对高强钢与铝合金点焊接头性能的影响

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1、学兔兔www.xuetutu.com固相焊专题r蜉搭焊接参数对高强钢与铝合金点焊接头性能的影响上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室(200240)吴松孔谅王敏崇玉良上海汽车集团股份有限公司乘用车分公司(201804)宋政摘要高强钢和铝合金的连接在汽车轻量化中具有重要的研究价值。针对DP590高强双相钢和6061铝合金分别采用交流和中频逆变点焊机进行电阻点焊试验，研究不同点焊工艺参数对钢一铝熔核尺寸、点焊接头力学性能的影响，并对高强钢一铝合金的中频逆变电阻点焊接头断口形貌进行机理分析。研究表明：当高强钢与铝合金的点焊热输

2、入量较小时，热输入量增加有利于形成较大熔核直径；但增大到一定程度后，会逐渐稳定。同时，高强钢一铝合金电阻点焊熔核尺寸与其接头的正交拉伸、抗剪强度有一定关系，抗剪断裂出现在铝母材侧，断口形貌为明显的韧性断裂。关键词：钢铝异种金属电阻点焊熔核尺寸及性能断裂机理中图分类号：TG453而强度主要取决于熔核尺寸、熔核及其周围热影响区0前言的金属显微组织与缺陷情况。一般来说，电阻点焊的作为汽车轻量化中最主要的两类材料，由高强度熔核尺寸对焊点性能的影响因素要占主导地位。因钢板和铝合金板组成的钢一铝一体化车身结构是实现此，研究熔核直径随焊接参数

3、的变化规律很重要。车身框架结构轻量化和高强度的重要途径。在汽车工在该试验中为了对比说明，参考了高强度双相钢业中，电阻点焊是主要的连接方式。由于钢和铝之间板电阻点焊的焊接参数，还进行了铝一铝点焊试验。的导电、导热等物理性能存在着较大的差异以及它们如图1中试验测得的钢一钢、铝一铝、钢一铝在中频逆之间易形成较脆的金属间化合物，使得难以形成优质、变与钢一铝合金在工频的点焊条件下点焊接头熔核尺稳定的点焊接头。因此，开展高强度钢板与铝合金异寸随焊接电流变化的关系曲线。种材料点焊工艺机理研究，具有重大的工程应用价值一。钢一铝异种金属之间的焊接

4、一直是焊接领域的热点与难点。文中选用目前已广泛用于汽车工业的DP590高强双相钢和6061铝合金，调节焊接电流和焊品矧接时间，着重研究了热输入量对熔核直径及力学性能的影响。以DP590非镀锌钢板和6061铝合金为主要萋试验材料，研究钢一铝点焊过程的各焊接参数与接头性能的关联及失效断裂机理。1焊接参数对钢一铝点焊接头熔核尺寸的影响电阻点焊时，各规范参数的影响是相互制约，当电图1点焊熔核直径随焊接电流变化极材料、端面形状和尺寸确定后，焊接规范的选取主要图1中可以看出，在焊接时间和电极压力一定的考虑焊接电流、焊接时间和电极压力这三个参

5、数。点焊的质量要求首先体现在点焊接头要有一定点强度，情况下，焊接电流较小时，熔核直径也比较小；随着电流的增加，熔核直径也随着增加并表现出很大的速率；收稿日期：2014—02—27而当焊接电流进一步增加时由于两板边缘的翘离或焊2014年第4期51学兔兔www.xuetutu.com俘掳固相焊专题和。接飞溅的产生，限制了熔核的进一步长大，熔核直径趋于定值或呈现下降趋势。ZZ2焊接参数对钢一铝点焊接头力学性能的影响嘿矮为了研究点焊参数对钢一铝电阻点焊接头力学性蔷罂能的影响，分别进行了钢一钢，铝一铝和钢一铝三种不同组合的在不同焊接参数下

6、的正交拉伸和抗剪试验。图2—3是钢一钢、铝一铝在选定的焊接参数条件下(采用中频逆变点焊机)点焊接头的正交拉伸断裂载荷及抗剪断裂载荷随焊接电流变化关系曲线；图4～5为焊接电流l／kA钢一铝在中频逆变和工频交流点焊时接头的正交拉伸图4钢一铝中频逆变点焊接头力学强度随焊接电流变化断裂载荷及抗剪断裂载荷随焊接电流变化关系曲线。Z．Z＼Z＼＼魑嘎骥蔷痞垂落j永迥稼焊接电流／／kA焊接电流l／kA图5钢一铝工频交流点焊接头力学强度随焊接电流变化图2钢一钢点焊接头力学强度随焊接电流变化过热，产生飞溅或压痕过深，严重影响熔核质量并降低了接头强度

7、。铝一铝和钢一铝点焊过程极其相似，但差别在于：Z＼在钢一铝点焊过程中，随点焊电流的增加，熔核尺寸稳鳗定增大到一定程度后，板间翘离会限制熔核直径进～落步扩大，同时温度进入稳定状态，这标志着形核所需的趟热量达到了最大，熔核不会进一步增加，而多余的热量会逐渐散失。此过程中电流越大，剩余热量也就越多，温度也就越高，从而使熔核组织过热，热影响区变宽，组织粗化，并使接头的性能下降。中频逆变与工频交流电源种类不同，在相同的焊图3铝一铝点焊接头力学强度随焊接电流变化接时间内，中频逆变焊机要比工频交流焊机对焊接接从图2—5中可以看出，钢一钢点焊接

8、头强度随焊头的热输入量大。钢一铝点焊焊接规范甚窄，且接头接电流的增加呈上升趋势，当强度达到最大值后有所性能对热输入量敏感，为了使中频逆变与工频交流具下降。其原因在于：电流较小，热输入量不足，焊点金有相近热输入量，在工频交流点焊时电流约是中频逆属未完全熔化，形成的