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原文传递 Al-Mg-Si-Cu基合金车身板材点焊组织及性能研究

论文题名：	Al-Mg-Si-Cu基合金车身板材点焊组织及性能研究
关键词：	Al-Mg-Si-Cu基铝合金;车身板材;电阻点焊;力学性能;物理模型
摘要：	当前,汽车车身板的铝合金化是汽车工业发展的趋势。在制作汽车车身板材的铝合金中,具有强度高、塑性好、优良的耐腐蚀性等优点的Al-Mg-Si-Cu基铝合金板成为近年来研究的热点。电阻点焊由于其易自动化及柔性化程度较高的特点,是车身装配过程中的主要工艺手段,但是由于Al-Mg-Si-Cu基铝合金的焊接性较差、应用成本较高以及较差的焊点质量限制了其在汽车领域的推广应用,因此,研究如何提高铝合金车身板电阻点焊的接头质量及点焊过程的机理对汽车工业具有重要的意义。　　本文根据目前生产当中应用较广的电容储能式电阻焊机,采用大规范工艺方法,对含Cu元素0.23wt％的新型高性能Al-Mg-Si-Cu基铝合金车身板进行点焊焊接,试验结果表明,点焊后接头满足力学性能要求,但由于瞬时大电压及较高的电极压力导致多数焊点出现飞溅和裂纹缺陷,难以保证焊接接头的质量。基于储能焊试验结果的基础上,根据电阻点焊形核过程中接触电阻的变化容易影响熔核成形的原理,建立了电阻点焊接触电阻的物理模型,通过加入夹层介质,增加了接触电阻,改变了两工件间接触电阻的分布。这种方法可减小对焊接电流的要求,可以降低焊接电流,同时降低了工件与电极间接触电阻的影响以及对焊件表面质量的要求,可采用小规范焊接条件在单相交流电阻焊机上进行焊接。研究表明在板材之间加入双层0.02mm的1235＃铝箔可以得到较好的效果。正交工艺参数试验结果说明,试验最佳的工艺参数为焊接电流17 kA、焊接时间1s,电极压力2400 N;接头拉剪负荷可达1943 N,延性比达到53％;点焊后接头外观美观,熔核形核效果良好;熔核微观组织呈现为均匀细小的等轴晶,断口呈韧性断裂特征;点焊过程无飞溅,焊接质量稳定。对最佳点焊条件下的接头进行了模拟油漆烘烤效应(180℃×30min)的试验,结果表明,随着时效的进行,熔核中的强化相逐渐析出,接头的力学性能及延性比均有所提高。对不同Cu含量的合金板材点焊焊接接头的研究表明,随着Cu含量的增加,熔核中的Q相及其它第二相数量明显增多,微观组织呈现为柱状晶+等轴晶的特征,且中心区晶粒细小;点焊接头的力学性能明显提高,含Cu为0.84wt％的接头比含Cu为0.23wt％的接头拉剪强度提高了42.9％,塑性虽有所降低,但仍然满足使用要求。浸泡腐蚀和电化学研究表明,在腐蚀介质中,母材呈现出明显的点蚀及晶间腐蚀特征,熔核的晶间腐蚀深度明显小于母材;随着Cu元素的增加,高Cu的熔核中开始出现晶间腐蚀特征。从三种母材及熔核的自腐蚀电位及腐蚀电流密度分析表明,母材及熔核的稳定腐蚀电位均较负,且熔核的Ecorr和Icorr均较母材低,表明熔核比母材具有良好的耐蚀性。另外,含Cu为0.84wt％形成的熔核的Ecorr比含Cu为0.23wt％的熔核向正向升高31.5％左右,Icorr升高85.6％左右,表明随着Cu含量的提高,熔核的耐蚀性下降。
作者：	张立超
专业：	材料加工工程
导师：	关绍康
授予学位：	硕士
授予学位单位：	郑州大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文