电阻焊近来发展
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作者:ryweld
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发布时间: 2017-08-09
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近年来随着汽车车辆、航空航天、建筑、运输以及轻工家电等工业的飞速发展，相应的工业产品在其材料、结构及应用领域上不断更新和发展，对产品的加工质量要求不断提高，作为这些工业产品制造中的一种广泛使用的材料加工工艺——电阻焊也受到了很大的挑战。
3 计算机模拟的工业应用 计算机数值模拟有其成本低，参数改变灵活、方便等优点，但目前大部分都用于离线计算和模拟，如何将这种方法有效地应用到工业生产中对焊接质量进行在线评估和控制，这个问题也成为近年来焊接学家们研究的一个重点。丹麦学者Zhang,Wenqi基于长期的工程研究和工业合作，开发了一个新的基于有限元方法的焊接软件:SORPAS,用于模拟电阻凸焊和点焊过程。为了使该软件能被工厂中的工程师和技术员直接应用，电阻焊中的所有参数被考虑并自动地在软件中实现。该软件支持Windows友好界面，操作灵活，对工件及电极可灵活地进行几何形状设计，参数设置犹如正式焊机，它可用于工业中支持产品开发和工艺优化。现在Volkswangen, Volvo, Siemens和ABB等公司都开始采用此软件。美国华盛顿大学的Li,Wei提出了一个基于接触区域的点焊质量评估模型，它是用一个有限元分析模型来表示接触区域变化，根据模拟结果进行在线应用，经试验：在不同的电极尺寸、电极力、焊接时间和电流下这种方法是成功的，它将为电阻焊监测和控制提供重要的信息。 新型材料的可焊性研究 随着工业的迅猛发展，对工业产品（特别是汽车）外壳用材的性能提出了更高的要求，并促进了产品用材的更新换代。例如，为了改善汽车外壳的抗腐蚀性能，提高汽车的使用寿命，在汽车车身制造中大量采用镀锌钢板代替普通冷轧钢板；为了减轻车身总体重量，节省能源消耗，世界各大汽车公司正在开发铝合金或高强钢车身的汽车。由于在汽车车身等薄板结构的装配制造中，大量采用电阻点焊方法，为保证焊接质量，研究铝合金、镀锌钢板高强钢等新材料的电阻点焊性能已成了非常迫切的任务。近年来，各国焊接工作者就此方面做了大量的理论及实际研究工作，并取得了一定的成绩。 1 铝合金的电阻点焊研究 铝合金熔点低、屈服强度低、导电导热性能良好以及存在表面氧化膜等特点，给电阻点焊带来了很大的困难，近年来各国焊接学家主要作了以下一些研究： 在铝合金点焊电极寿命研究方面，美国沃特卢大学的Lum,L在研究5182铝合金点焊电极寿命中，采用了扫描电镜、SEM/EDX、XRD等方法，研究表明：从电极衰退到最终失效主要经历了铝剥离、铝与铜合金化、电极端面蚀斑及电极端面凹坑四个阶段，由于蚀斑和凹坑起源于铝的剥离和合金化，因此，作者认为定期对电极表面清洁能增加电极寿命，有利于汽车生产中铝合金的应用；美国加利福尼亚大学的Fresz,B研究了铜电极的合金成分对电极寿命的影响，试验中采用了Cu-Cr,Cu-Zr,Cu-Cr-Zr,Cu-Be等不同的铜电极材料；Dorn,Lutz等学者提出了点焊铝合金时采用复合电极以提高其寿命，研究采用在铬锆铜电极端部镶嵌钨的复合电极焊接铝合金，发现电极寿命可提高1.5至2倍。 在铝合金点焊的工艺研究方面，Sari,H.等学者通过铝合金点焊工艺试验，研究了铝合金点焊时电极接触半径与接触电阻间的关系，以及电极接触半径与工件与工件的接触面积间的关系；美国密西根大学的Cho,Y采用实验研究方法，比较了铝合金与钢的电阻点焊工艺，根据试验得出的叶型曲线确定可用焊接电流范围和焊点破坏后的钮扣直径，并用这两个参数来评价铝合金和钢的点焊质量，试验表明：电极尺寸对钢焊点破坏后的钮扣直径有很大影响，但对铝焊点没有很好的对应关系，铝焊点破坏后的钮扣直径波动很大。 此外，铝合金点焊过程的有限元模拟也是近年来各国学者的研究热点。 2 高强钢的电阻点焊研究 先进高强度钢具有强度高、成型性能好、高烘烤硬化性能、能量吸收率和疲劳强度较高，而且防撞凹性能好等优点，因而在汽车轻量化建设中它的应用量正在日益增长，高强钢的电阻焊可焊性的研究也应运而生。目前各国焊接学家对高强钢电阻焊的研究主要集中在各种高强钢的可焊性、焊接规范参数对焊点组织性能的影响、焊接程序和工艺的优化等。例如：英国TWI材料连接技术全球中心的Shi,G等学者研究了高强钢点焊程序的修正以及母材强度和焊接淬火对焊点性能的影响；日本学者Otani,Tadayuki等对超细晶粒高强钢电阻点焊特性作了系统的研究，研究发现：这种由于高强钢在高温下的电阻率和强度与低碳钢不同，其点焊时得到同样大小的熔核尺寸需要的焊接电流比低碳钢板更大，同时，这种钢板的碳当量很低，虽然焊后熔核的主要组织是马氏体，但由于低碳成分限制了熔核硬化，因此这种材料的点焊接头不经过回火就能得到高的拉剪强度和垂直拉伸强度；法国学者Mimer，M通过试验研究提出了通过焊后回火工艺来改进高强钢和超高强度钢的电阻点焊性能的方法；日本学者Sakuma,Yasuharu还对高强镀锌钢板的点焊可焊性进行了研究。 3 镀锌钢板的电阻点焊研究 为了提高产品的耐腐蚀性能，在汽车、家电等行业越来越广泛地使用各种类型的镀锌钢板，根据镀锌工艺、镀锌成分等不同，镀锌钢板分为：电镀锌板、热镀锌板、Zn-Ni合金镀层板、Zn-Fe合金镀层板等。由于镀层金属的物理性能与导电性能不同于低碳钢，所以镀锌钢板的电阻点焊性能与未镀锌的同种钢板有较大的不同，且从其使用性能考虑，对接头质量要求更高，即点焊时既要保证产生足够强度的接头，还应合理地保护镀层。
