【摘要】：文中對(duì)DP600電阻點(diǎn)焊過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,分析了預(yù)壓、焊接和維持階段熱力學(xué)行為.結(jié)果表明,熔核尺寸預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)結(jié)果基本保持一致.相比于其它位置,熔核中心點(diǎn)溫度在焊接階段升高較快,而在維持階段則下降較為緩慢.在焊接過(guò)程中,電極/工件和工件/工件接觸面的接觸壓強(qiáng)變化明顯,并通過(guò)工件熱膨脹變形行為進(jìn)行解釋.在焊接階段結(jié)束時(shí),熔核中心區(qū)域由于熱膨脹不匹配而產(chǎn)生徑向壓應(yīng)力狀態(tài),這由工件的熱膨脹不匹配而產(chǎn)生.焊點(diǎn)溫度在維持階段迅速下降,中心區(qū)域的壓應(yīng)力因此得到部分釋放.另外,在模型中可以觀察到與試驗(yàn)結(jié)果較為一致的工件間缺口及劈尖形區(qū)域.
【圖文】：

結(jié)合試驗(yàn)及數(shù)值方法，對(duì)不銹鋼電阻點(diǎn)焊的熔核形成過(guò)程進(jìn)行了分析．Nodeh等人［4］模擬了焊后殘余應(yīng)力，并采用X射線(xiàn)衍射法進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證．國(guó)內(nèi)學(xué)者也針對(duì)鋁合金［5］、不銹鋼［6］及多層板［7］電阻點(diǎn)焊的溫度分布及熔核成形開(kāi)展了相關(guān)的工作．就目前來(lái)講，關(guān)于雙相鋼電阻點(diǎn)焊數(shù)值模擬方面的工作比較有限．文中采用ANSYS有限元軟件，建立了一個(gè)二維軸對(duì)稱(chēng)模型，對(duì)DP600電阻點(diǎn)焊過(guò)程中的熔核成形、溫度變化、接觸壓強(qiáng)變化、工件應(yīng)力和變形情況進(jìn)行了分析．1有限元建模文中用到的二維軸對(duì)稱(chēng)模型如圖1所示，采用順序耦合方法，，即先由熱－電分析得到溫度場(chǎng)，再將圖1模型描述Fig.1Modeldescription

嘈鋬憂(yōu)鈌蛭?0mm×40mm．試樣在焊前使用丙酮清洗，焊接采用的是50Hz交流電96kW氣動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)．焊接電極選用錐形銅電極，電極端面直徑6．0mm．電極壓力為3．5kN，焊接電流為10kA，預(yù)壓和維持時(shí)間均為0．2s，焊接時(shí)間分別選為0．16，0．22，0．28和0．34s，對(duì)每一組焊接參數(shù)組合均重復(fù)焊接三次．焊接完成后的試樣沿板寬方向在焊核中間沿直徑切開(kāi)，然后打磨、拋光、侵蝕．最后，結(jié)合光學(xué)顯微鏡及標(biāo)尺軟件測(cè)量熔核平均尺寸．3試驗(yàn)結(jié)果與討論3．1溫度場(chǎng)與熔核成形分析焊接時(shí)間設(shè)置為0．28s時(shí)的焊接階段結(jié)束時(shí)的溫度場(chǎng)如圖2所示，其中灰色區(qū)域代表熔核(溫度高于1500℃)．可以看到，在焊接結(jié)束時(shí)熔核中心位置最高溫度達(dá)到2051℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工件材料的熔點(diǎn)．在遠(yuǎn)離熔核中心的區(qū)域，由于沒(méi)有電流流過(guò)，所以溫度基本上沒(méi)有變化．另外，預(yù)測(cè)的熔核形狀與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比也較為理想．然而，如果熔核尺寸過(guò)大，在實(shí)際焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生飛濺，從而影響焊點(diǎn)質(zhì)量．因此，為了保證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，在接下來(lái)的分析中，如無(wú)特殊說(shuō)明，均結(jié)合焊接時(shí)間為0．28s的結(jié)果進(jìn)行分析．圖2焊接階段結(jié)束時(shí)的溫度場(chǎng)Fig.2Temperaturefieldatendofweldingstage中心點(diǎn)處的溫度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)如圖3所示，中心點(diǎn)1和2在圖1中已經(jīng)給出．可以看到，在焊接結(jié)束時(shí)，中心點(diǎn)的溫度達(dá)到最高．中心點(diǎn)2的溫度升高速率明顯高于中心點(diǎn)1，這是由工件/工件間的高接觸電阻率所導(dǎo)致的．工件中心點(diǎn)2在大致0．1s時(shí)達(dá)到熔點(diǎn)，熔核開(kāi)始形成．接下來(lái)，中心點(diǎn)的溫度升高速率有所下降，這跟接觸電阻的消失以及高溫環(huán)境下的高熱耗散率有關(guān)，但由于焊接電流的存在，溫度仍然保持上升趨勢(shì)，因此熔核不斷長(zhǎng)大．圖3中心點(diǎn)處溫度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)Fig.3Temperaturehistoryatcenterpoints?

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