【正文】 效果好，但是仍然要高于標(biāo)準(zhǔn)要求。因此在焊接電流和焊接壓力不變的情況下，延長通電時間到90s，即表32中的（3）組參數(shù)。其形貌如圖的35a所示。對于本試驗(yàn)用的直流脈沖點(diǎn)焊，主要的規(guī)范參數(shù)有：焊接電流、焊接時間、電極壓力等。合格焊點(diǎn)的標(biāo)志是：在撕開試樣的一片試片上有圓孔，在另一試片上有圓形的凸臺，依據(jù)上述檢驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)便可進(jìn)一步對工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并對點(diǎn)焊接頭的力學(xué)性能進(jìn)行對比分析。d 可以廣泛焊接異種金屬?？刂破骼抿?qū)動電路給逆變器脈寬驅(qū)動信號和二次恒電流控制在ms范圍之內(nèi)。在Mg2Si固溶于鋁中，使合金有人工時效硬化功能。屬AlMgSi系合金，中等強(qiáng)度，具有良好的塑性和優(yōu)良的耐蝕性。 表12 鋁合金電阻點(diǎn)焊的焊接參數(shù)板厚（mm）電極球面半徑/mm電極壓力/kN焊接時間/周焊接電流/A鍛壓壓力/kN75～225～28 100～229～32 150～335～40 200～ 545～50 200～ 5～749～55 2008 6～957～60 22 本章小結(jié)本章通過分析電阻點(diǎn)焊原理和鋁合金的特性，得出鋁合金點(diǎn)焊工藝特點(diǎn),鋁合金的焊接性較差，焊接時必須采取嚴(yán)格的措施以保證焊點(diǎn)質(zhì)量；此外，了解到影響電阻點(diǎn)焊質(zhì)量的焊接工藝因素是焊接電流（I）、電極壓力（P）、焊接時間（t）及電極端面尺寸。（4）電極頭端面尺寸電極頭端面尺寸過大時，會造成焊接區(qū)電流密度減小且通過電極的散熱效果增強(qiáng)，均使焊接區(qū)加熱程度減弱，熔核尺寸減小，電極端面尺寸過小時不會影響焊件表面質(zhì)量，也會因過熱而降低電極壽命。表11 鋁及鋁合金單相交流點(diǎn)焊的焊接參數(shù)板厚/mm電極直徑/mm球面電極直徑/mm電極壓力/kN焊接電流/kA焊接通電時間/s熔核直徑/mm+16751517+16751620+161002025+161002226+161002430+161502732+222003642+222003846+222005660（2）焊接時間焊接時間對接頭性能的影響與焊接電流類似。點(diǎn)焊主要規(guī)范參數(shù)有：焊接電流、焊接時間、電極壓力和電極端面尺寸。波谷電流通常為衰減電流，硬鋁系的加熱處理強(qiáng)化合金采用這種緩冷的方法。對于2A17A05A06鋁合金，R不得超過120uΩ，剛清理后的R一般為40～50uΩ。為了確保焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，目前國內(nèi)各工廠多在化學(xué)清理后，在焊前再用鋼絲刷清理工件搭接的內(nèi)表面。這樣清理之后的工件，可以在焊前保持72h。為了減慢新膜的成長速度和填充新膜孔隙，在腐蝕的同時進(jìn)行鈍化處理。簡介如下：鋁及其合金對表面清理韻要求十分嚴(yán)格，由于鋁對氧的化學(xué)親合力極強(qiáng)。 焊前的工件清理 無論是點(diǎn)焊、縫焊或凸焊，在焊前必須進(jìn)行工件表面清理，以保證接頭質(zhì)量穩(wěn)定。為控制和改善鋁合金的組織與性能．研究者常常定量加入不同合金元素。尤其是工業(yè)純鋁和高純鋁，以其優(yōu)異的抗腐蝕性能，在工業(yè)中有著特殊的用途。 （3）表面易生成氧化膜，焊前必須嚴(yán)格清理，否則極易引起飛濺和熔核成形不良（撕開檢查時，熔核形狀不規(guī)則，凸臺和孔不呈圓形），使焊點(diǎn)強(qiáng)度降低。 （2）塑性溫度范圍窄、線膨脹系數(shù)大，必須采用較大的電極壓力，電極隨動性好，才能避免熔核凝固時，因過大的內(nèi)部拉應(yīng)力而引起的裂紋。 (5)質(zhì)量監(jiān)控難度大：點(diǎn)焊的形核處于封閉狀態(tài)，屬于動態(tài)變化過程。其匹配關(guān)系可根據(jù)不同的焊接工藝要求而選擇。 (6) 焊縫強(qiáng)度低：焊接時由于熱影響區(qū)受熱而發(fā)生軟化，致使強(qiáng)度下降。為了達(dá)到高質(zhì)量的焊接接頭，必須采用能量集中，功率大的熱源，必要時并采取預(yù)熱等措施。當(dāng)鋁成分中的雜質(zhì)超過規(guī)定范圍時，在熔池中將形成較多的低熔點(diǎn)共晶。其熔點(diǎn)高達(dá)2050℃，ρ=，對內(nèi)部能起保護(hù)作用。 點(diǎn)焊的應(yīng)用 點(diǎn)焊廣泛用于汽車駕駛室，金屬車廂腹板，家具等低碳鋼產(chǎn)品的焊接。為了改善接頭的性能，有時需要將下列各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)加于基本循環(huán)。該時間內(nèi)電極離開工件，使操作人員得以移動工件準(zhǔn)備焊接下一點(diǎn)。在該時間內(nèi)焊接區(qū)被加熱并形成熔核。點(diǎn)焊有時也應(yīng)用于連接厚度達(dá)6mm或更厚的金屬板，但與熔焊的對接接頭相比較，接頭的承載能力低，搭接接頭增加了構(gòu)件的重量和成本，且需要昂貴的特殊焊機(jī)，因而是不經(jīng)濟(jì)的—[8]。例如，對熱裂紋傾向較大的材料，可采用附加冷脈沖的點(diǎn)焊工藝，以降低熔核的凝固速度；對調(diào)制材料的焊接，可在兩電極之間做焊后熱處理，以改善因快速加熱，冷卻而產(chǎn)生的脆性淬火組織；在加壓方面，可以采用馬鞍形，階梯型或多次階梯型等電極壓力循環(huán)換，以滿足不同質(zhì)量要求的零件焊接—[12]。 當(dāng)焊件厚度較大（）時，因熔核周圍金屬殼較厚，常需增加鍛壓力。如果此時沒有壓力作用，焊點(diǎn)易出現(xiàn)縮孔和裂紋，影響焊點(diǎn)強(qiáng)度。在圓柱體周圍的金屬因電流密度小，溫度不高，其中靠近熔化核心的金屬溫度較高，達(dá)到塑性狀態(tài)，在壓力作用下產(chǎn)生焊接，形成一個塑性金屬環(huán)，緊密的包圍著熔化核心，不使熔化金屬向外溢出。（2） 通電加熱階段通電加熱時為了供焊件之間形成所需的熔化核心。 1．阻焊變壓器 圖21 電阻點(diǎn)焊原理圖 焊點(diǎn)的形成 點(diǎn)焊的形成可以分為彼此相連的三個階段：預(yù)加壓力，通電加熱和鍛壓。本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，分析了鋁合金電阻點(diǎn)焊的特點(diǎn)以及缺陷，設(shè)計試驗(yàn)分析了不同焊接參數(shù)對鋁合金電阻焊焊接接頭的影響，使用正交設(shè)計的實(shí)驗(yàn)方法來研究鋁合金的點(diǎn)焊質(zhì)量以及電阻點(diǎn)焊工藝參數(shù)對鋁合金點(diǎn)焊接質(zhì)量的影響，獲得最佳焊接工藝參數(shù)，完成鋁合金電阻點(diǎn)焊的加工工藝設(shè)計。為點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)開辟了一條新道路，從“質(zhì)”的方面根本改善了點(diǎn)焊接頭質(zhì)量。(1)通過把鋁合金點(diǎn)焊的焊接性能和電極壽命試驗(yàn)，提出:在鋁合金兩面分別鍍不同厚度的鉻酸鹽層，使它與電極的接觸電阻相對較小，加速熔核形成，既保證了街頭的性能，又能提高電極的使用壽命。從理論上說，能量控制是點(diǎn)焊質(zhì)量控制中的最為本質(zhì)的方法。鋁合金點(diǎn)焊的焊點(diǎn)質(zhì)量不僅包括了熔核尺寸的波動，而且也包括飛濺和噴濺嚴(yán)重，焊點(diǎn)表面成形質(zhì)量差及工件與電極易出現(xiàn)粘連等。 a 焊第一點(diǎn)后 b焊完第50點(diǎn)后 圖12電極表面的粘接和燒損情況3 缺乏有效的焊接質(zhì)量控制方法鋁合金的電阻率低，其阻溫系數(shù)也比較小。電極燒損實(shí)質(zhì)上是電極表面銅鋁合金化反應(yīng)的問題。銅鋁合金化反應(yīng)生成合金層的主要成分為CuAl2 金屬間化合物，其電阻率為銅的5倍左右。另一方面，由于鋁合金是非導(dǎo)磁材料，液態(tài)熔核區(qū)的流動速度非常小，熔核在凝固時極易形成縮孔，縮松和氣孔。另外，點(diǎn)焊過程又受工件表面狀態(tài)，電極壓力，焊接電流等因素的影響。在硬規(guī)范條件下，這種宏觀上的不連續(xù)接觸更家具了飛濺，局部熔化及粘連的產(chǎn)生，對焊點(diǎn)的表面質(zhì)量更為不利。鋁和鋁合金容易形成低熔點(diǎn)（547℃）共晶物，并且這種低熔點(diǎn)共晶物的電阻率比較大。另一方面，鋁合金材料熔點(diǎn)低，加熱熔化時的塑性溫度區(qū)間窄，所以很容易在工件間接觸面上造成噴濺，在電極工件間造成飛濺。與低碳鋼相比，鋁合金具有很好的導(dǎo)電，導(dǎo)熱性能，其電阻率僅為鋼的三分之一，而導(dǎo)熱率卻為鋼的24倍。鋁合金電阻點(diǎn)焊技術(shù)還存在著飛濺問題、焊點(diǎn)表面成型質(zhì)量問題及點(diǎn)焊接頭的焊接質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，這些問題皆與電極的磨損及其工作壽命存在著密切的關(guān)系。此外，鋁及其合金的線脹系數(shù)大．導(dǎo)熱性又強(qiáng)，焊接時容易產(chǎn)生翹曲變形。可以說，鋁合金電阻點(diǎn)焊技術(shù)已經(jīng)成為鋁合金在汽車，航空航天等領(lǐng)域推廣應(yīng)用的一個主要制約因素。在航空航天領(lǐng)域，為減輕飛行器的重量，大量的薄板結(jié)構(gòu)采用了鋁合金材料。但是，鋁合金點(diǎn)焊所存在的問題限制了點(diǎn)焊在鋁合金汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用。 鋁合金材料是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化得理想材料，鋁合金的比重是碳鋼的1/3,采用鋁合金材料制造汽車車身，在保證具有與鋼同樣強(qiáng)度和剛度的前提下，車身重量可減少50%，整車重量可減少10%，同時可以減少相同數(shù)量的燃油消耗和環(huán)境污染。 鋁合金電阻點(diǎn)焊研究的必要性能源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為目前制約全球經(jīng)濟(jì)，社會發(fā)展的兩大問題。近年來，汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家都有鋁制車體的概念車或批量生產(chǎn)的車型問世，而我國在汽車車體輕量化應(yīng)用研究方面基本屬于空白。為保證焊接質(zhì)量，研究鋁合金等新材料的電阻點(diǎn)焊性能已成了非常迫切的任務(wù)。湖北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）鋁合金電阻點(diǎn)焊的加工工藝研究畢業(yè)論文目錄40第一章 緒論 1 前言 1 鋁合金電阻點(diǎn)焊研究的必要性 1 鋁合金點(diǎn)焊所存在的問題及現(xiàn)狀研究 3 所存在的問題 3 問題的研究 6 本文研究的內(nèi)容以及方案 7第二章 鋁合金電阻點(diǎn)焊工藝特點(diǎn)分析 8 電阻點(diǎn)焊的原理及特點(diǎn) 8 焊點(diǎn)的形成 8 點(diǎn)焊的工藝參數(shù) 9 點(diǎn)焊的焊接循環(huán) 10 點(diǎn)焊的應(yīng)用 10 鋁合金電阻點(diǎn)焊的工藝特點(diǎn) 11 焊接性能分析 11 工藝特點(diǎn)及分析 12 工藝措施及焊機(jī)的選擇 13 微量元素在鋁合金電阻焊中的作用 13 焊前的工件清理 14 15 本章小結(jié) 17第三章 鋁合金點(diǎn)焊的試驗(yàn)設(shè)計及其分析 18 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備 18 實(shí)驗(yàn)材料 18 試驗(yàn)設(shè)備 18 試驗(yàn)方法 19 加壓方式 20 實(shí)驗(yàn)參數(shù) 21 試驗(yàn)結(jié)果 21 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 24 焊接電流不同對工藝的影響 24 焊接時間不同對接頭的影響 25 電極壓力對接頭性能的影響 26 點(diǎn)焊缺陷及其影響 27 未熔合與未完全熔合 27 縮孔、裂紋與結(jié)合線伸入 28 表面燒傷、燒穿和噴濺 29 過燒和晶間腐蝕 29 本章小結(jié) 30第四章 鋁合金電阻焊的加工參數(shù)優(yōu)化設(shè)計 31 引言 31 點(diǎn)焊工藝參數(shù)優(yōu)化的理論基礎(chǔ) 31 正交實(shí)驗(yàn)法的基本思路 31 正交試驗(yàn)的理論基礎(chǔ) 31 鋁合金電阻點(diǎn)焊的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計 34 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 35 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 36 本章小結(jié) 36致謝 38參考文獻(xiàn) 39 第一章 緒論 前言隨著我國工業(yè)的迅猛發(fā)展，對工業(yè)產(chǎn)品(特別是汽車)外殼用材的性能提出了更高的要求，并促進(jìn)了產(chǎn)品鋼材的更新?lián)Q代。將單個零件拼接成車身結(jié)構(gòu)的工作屬于汽車制造商的核心技術(shù)。鋁合金電阻焊連接技術(shù)在汽車車體組裝過程中占有重要地位，是汽車車體生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。在各種焊接方法中，點(diǎn)焊具有靜強(qiáng)度高、可靠性好、性能穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高和易于實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)，因此目前在汽車車身結(jié)構(gòu)上被廣泛采用。為此，美國制定了PNGV計劃德國制定了3升汽車計劃，汽車的輕量化是其中非常重要的一個途徑，輕量化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的主要方向，對降低汽車能源消耗和減少環(huán)境污染是至關(guān)重要的。 由于電阻點(diǎn)焊具有焊接質(zhì)量可靠，生產(chǎn)效率高且易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化等優(yōu)點(diǎn)，在汽車工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在它已成為汽車制造領(lǐng)域中的主導(dǎo)加工工藝。為實(shí)現(xiàn)鋁合金汽車的大規(guī)?；a(chǎn)，就必須開展鋁合金材料電阻點(diǎn)焊的研究。若解決了鋁合金電阻點(diǎn)焊問題，大量采用點(diǎn)焊工藝，飛行器的重量將會進(jìn)一步降低，動力學(xué)性能也會得到進(jìn)一步的提高。 鋁合金點(diǎn)焊所存在的問題及現(xiàn)狀研究 所存在的問題鋁及其合金的化學(xué)活性很強(qiáng)，表面極易形成氧化膜，且多具有難熔性質(zhì)(如A1203的熔點(diǎn)約2050℃，MgO熔點(diǎn)約為2500℃)，加之鋁及其合金導(dǎo)熱性強(qiáng)，焊接時容易造成不熔合現(xiàn)象。對于一般低碳鋼的點(diǎn)焊，電極壽命可以達(dá)到幾千點(diǎn)．而鋁合金的點(diǎn)焊一般僅能達(dá)到幾十點(diǎn)。(1)噴濺與飛濺嚴(yán)重。在硬規(guī)范焊接條件下，接觸面上產(chǎn)生較多的熱量。 a 熔核的噴濺 b 表面飛濺 圖 11 熔核噴濺和表面飛濺缺陷(2)焊點(diǎn)表面質(zhì)量差。進(jìn)而惡化了后續(xù)焊點(diǎn)焊接時電極與工件間的接觸狀態(tài)，使電極工件間的接觸由起始宏觀上的連續(xù)接觸變?yōu)楹暧^上的不連續(xù)接觸。并且在連續(xù)點(diǎn)焊過程中電極表面的不連續(xù)性具有較強(qiáng)的隨機(jī)性，這使得電極工件間及工件間的接觸狀態(tài)和不穩(wěn)定。與弧焊相比，鋁合金在點(diǎn)焊時金屬的熔化量較少，其導(dǎo)熱系數(shù)比較大，所以熔核的冷卻速度非?？?。由于鋁與銅之間存在著強(qiáng)烈的鋁合金化傾向，因此