鋁合金點焊過程的數值模擬.pdf

1、鋁合金具有比重小、良好的耐腐蝕性、易加工成型等優(yōu)點，廣泛應用于航空航天、汽車制造等領域。電阻點焊是鋁合金薄板主要連接技術之一。由于鋁合金高導熱率和低電阻率的特點，因此其點焊性能較差。鋁合金電阻點焊過程機理的研究是解決鋁合金點焊問題的基礎和關鍵。
　　 本文以2mm厚的LF2鋁合金板材為研究對象，在有限元分析軟件ANSYS中建立鋁合金電阻點焊過程熱、電、力耦合分析的有限元模型，采用數值模擬的方法，對鋁合金點焊機理和影響因素進行研究

2、。分析了焊接工藝參數對鋁合金點焊溫度場和應力場的影響，為實現(xiàn)鋁合金點焊過程的實時監(jiān)控及工藝參數優(yōu)化奠定基礎。
　　 首先分析比較了錐形電極和球形電極條件下鋁合金電阻點焊預壓階段的界面接觸行為和焊接區(qū)應力應變特征，認為使用球形電極有利于限制早期飛濺和提高焊件表面質量。依據球形電極條件下預壓接觸分析的結果，對鋁合金點焊通電加熱階段和冷卻階段進行了模擬分析。在通電加熱階段工件貼合面部位的溫度率先升高，最終在工件內部形成沿貼合面對稱的橢

3、圓形熔核。加熱階段熔核內部以壓應力為主，加熱結束時刻，熔核中心區(qū)域的應力值比較小。在冷卻階段熔核瞬時完成凝固結晶，焊接區(qū)內等溫線保持橢圓形收縮，溫度梯度逐漸趨于平緩。焊接區(qū)的應力逐漸由壓應力轉化為拉伸應力，完全冷卻后，焊接區(qū)的殘余應力為雙向拉伸應力，并且在貼合面邊緣存在較大的應力集中。
　　 采用相同模擬方法分析了焊接工藝參數的變化對點焊溫度場及殘余應力的影響規(guī)律。為提高模擬精度，在點焊參數的變化時對分析模型中的接觸面半徑進行了

4、相應修正。分析結果表明：隨著焊接電流增加，熔核直徑和焊透率均增加，而焊接區(qū)的殘余應力會相應降低；通電時間對熔核尺寸的影響與焊接電流類似但影響程度較弱，通電時間增加到一定值之后，對焊接區(qū)的殘余應力不再有影響；隨著電極壓力的增加，熔核直徑變化不大，而焊透率顯著下降，貼合面上殘余應力的分布特點對電極壓力的變化比較敏感。
　　 采用與模擬一致的工藝參數對鋁合金板材分別進行點焊實驗，制取接頭低倍金相照片，并測量熔核直徑和焊透率。實驗結果與