本文關鍵詞：不同材質電極點焊性能研究及其失效分析

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【摘要】：隨著經濟的發(fā)展,人們生活水平的提高,我國的汽車工業(yè)亦因此獲得了前所未有的高速發(fā)展。鍍鋅鋼板由于其優(yōu)異的腐蝕防護性能被大量應用于制造汽車車身,如底盤、外覆蓋件、前機艙、行旅箱、車門等,部分車型上鍍鋅鋼板的使用量已達100%。目前,鍍鋅鋼板的汽車車身及各組件的焊接生產仍大量采用電阻點焊的方法,這與電阻點焊特有的焊接優(yōu)異性有關。電極是電阻焊中的主要耗材,目前主要使用CuCrZr合金制造,部分使用Al2O3彌散強化銅等其他銅合金制造。CuCrZr合金電極在點焊鍍鋅鋼板時存在一定問題,主要是熔融鋅液易粘附于電極表面使電極工作面合金化,降低了電極的導電導熱性能,加速電極損耗導致生產率降低、成本提高,而Al2O3彌散強化銅合金電極價格昂貴,目前應用較少。針對這些的問題,研究人員開發(fā)出了多種CuCrZr合金涂層電極,提高了電極的使用壽命。但涂層電極也存在制備相對復雜、涂層耗損完后就相當于普通CuCrZr合金電極不再具有優(yōu)勢等不足。為此,本課題選用CuNiCoBe和CuNiBe合金制作點焊鍍鋅鋼板的電極,與CuCrZr和Al2O3彌散強化銅合金電極進行點焊鍍鋅鋼板的性能對比試驗,分析了不同材質電極點焊時焊接區(qū)的電阻,測量了不同材質電極在點焊過程中的溫度變化,并運用超景深顯微鏡、SEM、EDS、XRD、光譜儀等分析測試設備對失效之后的電極進行失效分析。結果表明:盡管CuNiBe與CuNiCoBe合金的電導率要低于CuCrZr以及Al2O3彌散強化銅合金,但這四種材質的電極與焊鍍鋅鋼板間的接觸電阻大小相當,其原因在于接觸電阻主要決定于較軟的鍍鋅層。點焊過程中,四種材質的電極溫度均迅速上升并很快進入動態(tài)穩(wěn)定階段,就散熱性能而言,CuCrZr、Al2O3彌散強化銅合金電極要優(yōu)于CuNiBe和CuNiCoBe合金電極,但各電極在距工作端面最近處測得的峰值溫度均為160℃~170℃左右,并無明顯差異。按照美國焊接協會標準(AWS/SAED8.9M:2002)測得CuCrZr、Al2O3彌散強化銅、CuNiBe和CuNiCoBe四種材質的合金電極在相同的點焊工藝參數下,點焊鍍鋅鋼板的使用壽命分別為:1600點,4300點,3700點和3500點。對失效之后的四種材質電極進行失效分析,發(fā)現:四種材質電極中都存在上電極比下電極磨損嚴重,以及上電極端面直徑增大速率較快的現象;在點焊過程中四種材質電極都存在“坑蝕”與“自愈合”現象及不同程度的合金化,合金化的主要產物為Cu-Zn合金,其主要物相為:CuZn、(CuZn)、Cu5Zn8、Cu1.05Zn0.95。CuCrZr電極的合金化速率最快,Al2O3彌散強化銅和CuNiCoBe合金電極次之,CuNiBe電極合金化速率最小。四種材質電極失效后的顯微硬度顯示:Al2O3彌散強化銅合金電極端面的硬度下降幅度最小,CuCrZr及CuNiCoBe和CuNiBe合金電極端面的硬度下降幅度較大,但CuNiCoBe和CuNiBe合金電極由于本身硬度較高,因此失效后電極端面仍具有較高的硬度,而CuCrZr合金電極失效后的端面硬度最低,因此其端面最容易發(fā)生塑性變形。四種材質電極的失效均是由磨損、塑性變形、坑蝕、合金化等因素共同作用的結果,但因材質及原始組織狀態(tài)不同,引起失效的上述各因素在不同材質的電極中所起的作用程度也不相同,故其壽命也各不相同。
【關鍵詞】：電阻點焊 電極材料 鍍鋅鋼板 點焊壽命 失效分析
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-16
• 第1章 緒論16-27
• 1.1 引言16
• 1.2 鍍鋅鋼板特點及應用16-17
• 1.3 電阻點焊技術簡介17-18
• 1.3.1 雙面點焊17-18
• 1.3.2 單面點焊18
• 1.4 電阻焊電極簡介18-21
• 1.4.1 電阻焊電極作用18
• 1.4.2 電阻焊電極分類18-21
• 1.5 電阻焊電極失效機理21-23
• 1.5.1 塑性變形21
• 1.5.2 合金化21
• 1.5.3 磨損21-22
• 1.5.4 坑蝕與自愈合22
• 1.5.5 再結晶22-23
• 1.5.6 熱沖擊和熱疲勞23
• 1.6 電阻焊電極國內外發(fā)展現狀23-25
• 1.6.1 國外發(fā)展現狀23-24
• 1.6.2 國內發(fā)展現狀24-25
• 1.7 課題研究內容25-27
• 第2章 試驗材料，，方法和設備27-36
• 2.1 試驗材料27-29
• 2.1.1 點焊母材27
• 2.1.2 電極材料27-29
• 2.2 試驗設備及儀器29-31
• 2.2.1 松下YR-350SB2型單相交流電阻焊機29-30
• 2.2.2 其他儀器和設備30-31
• 2.3 試驗方法及內容31-36
• 2.3.1 電極點焊工藝參數31
• 2.3.2 電極點焊壽命試驗31-32
• 2.3.3 電極端面尺寸與形貌記錄試驗32-33
• 2.3.4 鍍鋅鋼板點焊接頭剪切強度試驗33-34
• 2.3.5 點焊區(qū)電阻試驗34
• 2.3.6 電極溫度試驗34
• 2.3.7 電極硬度試驗34-35
• 2.3.8 微觀組織分析35
• 2.3.9 物相分析35-36
• 第3章 點焊電阻試驗結果與分析36-41
• 3.1 引言36
• 3.2 電阻點焊電阻試驗測試原理及測量過程36-38
• 3.2.1 電阻點焊各部分電阻分布情況36-37
• 3.2.2 QJ44型直流雙臂電橋原理37
• 3.2.3 QJ44型直流雙臂電橋測量過程37-38
• 3.3 點焊電阻測試結果38-39
• 3.4 本章小結39-41
• 第4章 點焊電極溫度分析41-46
• 4.1 引言41
• 4.2 YOKOGAWA/橫河DX2008143溫度記錄儀及測量過程41-43
• 4.3 點焊過程電極溫度分析43-45
• 4.4 本章小結45-46
• 第5章 電阻點焊電極壽命分析46-61
• 5.1 引言46
• 5.2 電阻點焊壽命評判標準46-47
• 5.3 點焊壽命評判分析47-60
• 5.3.1 點焊焊點剪切強度分析47-50
• 5.3.2 四種材質點焊焊點熔核直徑分析50-54
• 5.3.3 四種材質點焊焊點宏觀表面分析54-60
• 5.4 本章小結60-61
• 第6章 點焊電極失效分析61-87
• 6.1 引言61
• 6.2 點焊電極端面形貌及直徑61-65
• 6.2.1 電極端部形貌61-63
• 6.2.2 電極端面直徑63-65
• 6.3 點焊電極宏觀形貌分析65-66
• 6.4 點焊電極SEM以及EDS分析66-75
• 6.4.1 電極端面SEM以及EDS分析66-69
• 6.4.2 電極端部橫截面SEM以及EDS分析69-75
• 6.5 點焊電極XRD分析75-81
• 6.5.1 電極端面XRD分析75-76
• 6.5.2 電極端部合金層逐層XRD分析76-81
• 6.6 點焊電極金相分析81-84
• 6.6.1 電極原始金相分析81-82
• 6.6.2 電極失效后的金相分析82-84
• 6.7 電極硬度分析84-86
• 6.8 本章小結86-87
• 結論87-89
• 參考文獻89-92
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文92-93
• 致謝93

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前3條

1 董仕節(jié),Y.Zhou;表面處理對微型點焊鍍鎳鋼板和鎳板時電極失效的影響[J];湖北汽車工業(yè)學院學報;2002年02期

2 孫中華;曹曉明;杜安;孫忠波;;鋼板熱鍍鋅技術的研究現狀與發(fā)展趨勢[J];天津冶金;2005年06期

3 宋加;;我國熱鍍鋅鋼板生產及鍍鋅技術的發(fā)展[J];軋鋼;2006年03期

本文編號：808337