汽车用铝合金薄板Delta电阻点焊工艺研究

作者:穆春艳;王蕾 刊名:时代汽车 上传者:于强

【摘要】目前汽车轻量化被公认为是实现降低油耗和气体排放量最直接有效的方法,已成为行业共识,并成为世界各国的汽车生产制造商创新技术的研究热点.本文为了分析汽车生产用铝合金的点焊工艺参数与过程和性能的情况,通过对影响5083铝合金材料的电阻点焊接头的各种因素进行了相应试验,从而找出影响铝合金点焊时接头质量稳定性的因素及工艺缺陷,为铝合金在汽车上的应用提供了质量保证.

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MANUFACTI瓜ING AND PROCESS l制造与工艺 穆春艳王营 长春汽车工业高等专科学校吉林省长春市 1 3001 3 摘要: 关键词: 目前汽车轻量化被公认为是实现降低油耗和气体排放量最直接有效的方法,已成为行业共识,并成为世界各 国的汽车生产制造商创新技术的研究热点。本文为了分析汽车生产用铝合金的点焊工艺参数与过程和性能的 情况,通过对影响5083铝合金材料的电阻点焊接头的各种因素进行了相应试验,从而找出影响铝合金点焊 时接头质量稳定性的因素及工艺缺陷,为铝合金在汽车上的应用提供了质量保证。 汽车轻量化;铝合金;点焊;接头;性能分析 1课题背景及意义 在现代汽车工业生产中,实现汽车轻量化 的途径主要有三个方向: (1)采用新型的轻量 化材料; (2)优化设计汽车的结构和形状; (3)应用先进的加工技术,其中铝合金突出的 性能和优势使其成为汽车轻量化的首选材料。 图1铝合金轻量化车身及点焊应用 点焊在汽车用焊接技术中是主要的方 法,可算是汽车生产中的主要焊接工艺。这 种方法不仅质量可靠,效率高同时还容易利 用大量机器人来进行焊接。但是,由于铝合 金材料与碳钢材料的不同,使得铝合金点焊 在汽车制造中的运用受到了限制。据了解目 前铝合金汽车单独采用电阻点焊的不多,基 本采用气保焊,激光焊,等连接工艺。 2铝合金点焊所存在的问题及现状研究 2.1所存在的问题 2.1 1 铝合金点焊焊点质量不稳定的四 个方面 (1)喷溅与飞溅严重。如图2所示熔核 100 AUTOTIME 喷溅和表面飞溅。 (2)焊点表面质量不好; (3)熔核内 部易产生缺陷; (4)熔核尺寸变化大。 团蛋E置豇E弱E面日皿 襞 铽j a熔核的喷溅 b表面飞溅 2 1.2电极严重烧损,寿命变短 由于铝合金点焊时电极的严重烧损,导 致65寿命很短,如图3所示。 飞 a焊第一点后 电极烧损根本原因就是电极表面铜铝合 金化反应,而反应时间对合金化反应程度的 影响又很大,合金化反应的条件一是成分二 是温度。 2.1.3没有可靠的焊接质量控制手段 铝合金点焊的质量问题要比低碳钢复杂 得多,主要是铝合金材料的电阻率低,阻温 系数也较小。因此点焊低碳钢时保证质量的 各种手段并不适合铝合金材料,特别是焊点 表面成形质量差和工件电极的粘连问题更是 没有好的办法。 2.2问题的研究 随着铝合金材料的广泛应用,很多专家 做了大量的研究工作,具体如下所述: (1)通过把铝合金点焊的焊接性能和电 极寿命试验,提出:为了加速熔核形成,在 铝合金的两面镀不同厚度的铬酸盐层,使它 与电极的接触电阻相对较小,不但保证了接 头的性能,还提高电极的使用寿命。 (2)通过点焊熔核孕育处理理论与方 法的研究结果表明,孕育处理不仅提高点 焊接头力学性能,特别是疲劳强度。对点 焊的质量控制问题提供了有效的理论基础 和依据。 (3)用数值模拟法模拟铝合金点焊过程 的热一电一力学过程,分析电极头与铝板接 触上的瞬时温度分布,得出熔核尺寸及接触 面积随时间的变化规律、电极表面压力及温 度的变化规律以及焊接区的等效塑性应变及 残余应力分布,并预测点焊熔核的生长、电 极磨损和裂纹形成情况等。 釜_ 3本文要研究的内容和方案如下 随着铝合金在汽车生产中的广泛应用, 研究铝合金点焊工艺问题是为了生产运中可 靠应用的基础和关键,根据目前大多铝合金 电阻点焊领域科学研究的结果,确定了本文 的研究目的,方法和内容。 本文在同行业专家研究的基础上,为 了提高铝合金点焊的接头强度,使用金属 电极带辅助点焊改变焊接区的温度场从而 改善焊接接头

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