本研究針對鋼鋁點焊工藝在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中可能受到的干擾因素,對鋼鋁點焊過程、鋼鋁點焊接頭的宏觀微觀組織形貌特征和力學性能造成的影響規(guī)律進行了深入的探究,并分析了其影響機理。本課題研究了4種存在于鋼鋁點焊生產(chǎn)工藝中的擾動因素,分別是由于電極磨損造成的電極長短差異、由于電壓不穩(wěn)造成的電流擾動、由于裝配誤差和工件尺寸精度造成的板材間隙和同樣由于裝配誤差和工件尺寸精度造成的電極傾角。設(shè)計正交實驗探究這4個因素對鋼鋁點焊的影響。每組實驗制備拉伸試樣和撕裂試樣探究擾動因素對力學性能的影響,制備金相試樣探究擾動因素對宏觀微觀組織形貌特征的影響,并利用正交實驗的分析方法分析其實驗結(jié)果。對于力學性能的實驗結(jié)果,采用統(tǒng)計學的方法進行分析,確保實驗結(jié)果的準確性。采用的統(tǒng)計學方法有雙變量的t檢驗和響應(yīng)曲面法。聯(lián)系擾動因素、宏觀微觀組織形貌特征和統(tǒng)計學分析的結(jié)果,分析擾動因素對鋼鋁點焊過程和性能的影響機理和規(guī)律,期望對實際工業(yè)生產(chǎn)提供指導和幫助。研究表明,電極磨損（3mm內(nèi)）對鋼鋁點焊接頭的性能無影響;電流擾動（±500A內(nèi)）使焊接電流增大時,能提高點焊接頭的力學性能;板材間隙（0-1mm）能提高接頭的拉伸性... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

金屬間化合物形貌

上海交通大學碩士學位論文5實驗中使用的鋼材厚度為1.2mm，使用的鋁材厚度為1.0mm。共進行了四組實驗，鋼材表面的涂層分別為無涂層、純鋅鍍層、鋁鋅鍍層和鋁鎂鋅鍍層。實驗結(jié)果表明，純鋅鍍層和鋁鎂鋅鍍層能在鋼鋁點焊的過程中通過共晶反應(yīng)清除鋁板表面的氧化層。該實驗中，鋼板表面使用純鋅鍍層和鋁鎂鋅合金鍍層的實驗組得到的十字拉伸試樣的受力峰值均達到了1.3kN[31]。Ibrahim等人在鋼板和鋁板之間添加了一層鋁鎂合金墊層，進行電阻點焊。實驗所使用的鋁板為A6061-T6鋁合金，鋼板為394奧氏體不銹鋼，鋼板和鋁板的厚度均為2mm。實驗表明，加入鋁鎂合金的中間墊層抑制了金屬間化合物的生成和成長，從而提升了點焊接頭的力學性能。通過使用中間墊層，研究人員得到了金屬間化合物厚度僅為2μm的點焊接頭。將得到的鋼鋁點焊接頭置于不同級別的拉伸疲勞應(yīng)力條件下，根據(jù)疲勞應(yīng)力級別的不同，研究人員觀察到了不同的疲勞斷裂模式。拔出斷裂、界面斷裂和鋁板方向的厚度斷裂分別對應(yīng)高級別疲勞應(yīng)力、中級別疲勞應(yīng)力和低級別疲勞應(yīng)力條件下的主要斷裂模式，見圖1-3。研究人員認為斷裂模式的轉(zhuǎn)變和應(yīng)力下熔核的旋轉(zhuǎn)有關(guān)，如圖1-4所示。在較低應(yīng)力的條件下，熔核基本無旋轉(zhuǎn)，因此接頭的斷裂模式主要為鋁板方向的厚度斷裂。當應(yīng)力條件提升，熔核旋轉(zhuǎn)加劇，斷裂模式就轉(zhuǎn)變?yōu)榱私缑鏀嗔押桶纬鰯嗔裑32]。圖1-3不同的疲勞斷裂模式Fig.1-3differentfracturemodes

第一章緒論6圖1-4不同疲勞應(yīng)力下點焊接頭的旋轉(zhuǎn)情況Fig.1-4therotationofweldsunderdifferentfatiguestress1.2.3電極形貌對鋼鋁點焊的影響通用汽車公司的Sigler等人嘗試改變電極頭的形貌，從而降低電極磨損，提升點焊過程中電極頭的使用壽命[33]。GM專利的多環(huán)形電極（圖1-6）能有效的擊穿鋁板表面的氧化層，極大的降低了鋁板和電極之間的接觸電阻[34,35]。因此，降低了電極和鋁板接觸處的產(chǎn)熱，抑制了鋁板和銅電極的反應(yīng)，提升了電極壽命。此外，該電極也進一步集中了鋁板和鋁板接觸表面的能量輸入。多環(huán)形電極同樣能夠提升鋁點焊過程的穩(wěn)定性：使用多環(huán)形電極進行焊接，即使在電極與板材之間出現(xiàn)焊接傾角或者鋁板材之間出現(xiàn)間隙的情況下，也能得到相對穩(wěn)定的鋁點焊接頭。西格萊爾等人的實驗表明多環(huán)形電極同樣可以應(yīng)用于鋼鋁點焊和鋼鋼點焊，這表明可以在同一生產(chǎn)線上進行鋼鋼點焊、鋁鋁點焊和鋼鋁點焊，避免了由于焊接材料的不同對生產(chǎn)線進行頻繁調(diào)整。多環(huán)形電極的投入使用提高了實際生產(chǎn)線的效率和靈活性[36-39]。圖1-5多環(huán)形電極示意圖Fig.1-5thediagramofmulti-ringelectrode上海交通大學的張敏等人使用球面環(huán)裝電極進行鋼鋁點焊的研究，如圖1-6

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[4]汽車用鋼與鋁合金電阻點焊機理研究[D]. 崇玉良.上海交通大學 2012
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本文編號：3509915