汽车用6061铝合金板电阻点焊工艺试验研究

作者:江传斌;罗贤明;彭道衡; 刊名:轻合金加工技术 上传者:郑雪

【摘要】利用MD-40型中频直流逆变式点凸焊机,对汽车用6061铝合金板电阻点焊的工艺进行试验研究。运用正交试验方案及极差分析方法对工艺参数进行优化试验设计,采用撕裂试验等方式检验其点焊质量,并对焊点的力学性能进行拉伸测试,验证其可靠性。结果表明,当焊接电流22 k A、通电时间150 ms、电极压力0. 23 MPa时,所获得的点焊接头成型良好,无明显缺陷,其最大抗拉剪力值为3. 467 k N。

全文阅读

铝合金的应用对汽车车身的轻量化有着重要作用[1]。东风专用汽车有限公司在这方面开展了研究工作,例如使用6061铝合金板材采用电阻点焊来制造汽车车厢。但是6061铝合金电阻点焊还有较多的焊接质量问题,包括铝合金的焊接性欠佳、焊点质量不稳定、电极烧损严重和使用寿命短等,需要做更详细的试验研究工作来解决上述问题。在一般的薄板电阻点焊过程中,交流电阻焊机被广泛应用。但是普通的交流电阻焊机工作过程中,低频电流通过变压器会导致非常高的能量损耗,且焊接过程不稳定,电流参数无法快速精准的控制。因此在焊接对焊接工艺参数要求极高的铝合金焊件时,普通交流电阻点焊机已不能适应要求,需要采用新的焊接设备[2]。中频逆变式点焊机,其变压器与同等质量的普通交流电阻焊机相比,中频逆变可输出更多的能量,与低频电源相比,它可大幅减少电能的消耗;与低频的系统相比,它能更多、更精确的分析参数,且焊接过程更为可靠。因此,为了提高产品质量,我们利用MD-40中频逆变式点凸焊机对6061铝合金板搭接电阻点焊工艺进行试验研究,以满足焊接工件的技术要求。2试验方案2. 1试验材料2. 1. 1试板6061铝合金板,厚度1. 5 mm,剪切成75 mm×25 mm试板待用。其主要化学成分见表1。6061-O铝合金板的主要力学性能:Rm=124 N/mm2,Rp0. 2=55. 2 N/mm2,A=25. 0%。2. 1. 2设备MD-40中频逆变式点凸焊机,深圳新三思微机控制电子万能试验机,MDS-SY310型金相显微镜、MH-5型显微硬度机及其他辅助设备、夹具和材料。2. 2点焊工艺参数的范围确定焊接电流、电极压力、通电时间是影响点焊质量的最重要参数。首先需要找出1. 5 mm厚度6061铝合金板搭接点焊时各参数的可变化范围,为下一步的优化试验缩小范围区间,以便得到更准确的优化结果。表1 6061铝合金板主要化学成分(质量分数/%)Table 1 Main compositions of 6061 aluminum alloy sheet(wt/%)Cu Mg Si Mn Cr Fe Zn Al0. 15~0. 4 0. 8~1. 2 0. 4~0. 8 0. 15 0. 04~0. 35 0. 7 0. 25余量2. 2. 1焊接电流根据焦耳定律公式Q=I2Rt,可以得知用以形成熔核的热源与电流的平方成正比,因此焊接电流是一个必须严格控制的参数变量,其数值变化对焊接接头产热的影响很大。在通电时间150 ms、电极压力0. 23 MPa的固定条件下,通过改变焊接电流的大小来研究其对点焊接头性能的影响规律。采用CMT5205的万能实验机对点焊接头试样进行拉伸试验,其试验结果见表2。从表2中可看出,焊接电流选取为21 k A~23 kA较合适。表2不同焊接电流下点焊接头的抗拉剪力Table 2 Tensile shear force of spot-weldedjoints with different welding currents编号焊接时间/ms焊接电流/k A电极压力/MPa抗拉剪力/k N1 150 20 0. 23 1. 8232 150 21 0. 23 2. 5373 150 22 0. 23 3. 4674 150 23 0. 23 3. 4315 150 24 0. 23 2. 9612. 2. 2通电时间通电时间对6061铝合金板点焊接头力学性能的影响与焊接电流的影响类似。在焊接电流为22kA、电极压力为0. 23 MPa的固定条件下,通过改变焊接时间的大小来研究其对点焊接头

参考文献

引证文献

问答

我要提问