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高低温循环试验下磁脉冲焊接接头性能研究

材料科学与工艺 2018年第5期26卷 19-25页

作者：柳泉潇潇夏泽华崔俊佳李光耀汽车车身先进设计制造国家重点试验室(湖南大学) 长沙410082 智能型新能源汽车协同创新中心上海201804

磁脉冲焊接是一种高效的固相焊接工艺,对异种金属材料在汽车轻量化中的运用具有积极意义.通过对5052Al/HC420LA板件磁脉冲焊接接头进行不同条件下的高低温循环试验,对比焊接接头在高低温循环试验前后的力学性能变化,研究了高低温循环冷... 详细信息

磁脉冲焊接是一种高效的固相焊接工艺,对异种金属材料在汽车轻量化中的运用具有积极意义.通过对5052Al/HC420LA板件磁脉冲焊接接头进行不同条件下的高低温循环试验,对比焊接接头在高低温循环试验前后的力学性能变化,研究了高低温循环冷却方式、循环次数对焊接接头性能的影响.利用扫描电子显微镜(SEM)研究了焊接接头微观形貌特征,分析了高低温循环试验前后焊缝微观界面的特征及其变化.研究表明:不同高低温循环试验条件下5052Al-HC420LA铝-钢磁脉冲焊接接头的连接强度相比于5052铝合金的母材强度下降了5%～25%;冷却速度越快,高低温循环次数越多,接头力学性能下降越明显;接头在高低温循环试验前后出现了母材失效与焊缝失效两种剪切失效模式;水冷冷却的接头比空冷冷却更易产生微观裂纹.

关键词：磁脉冲焊接汽车轻量化高低温循环异种金属材料微观

5052铝合金-HC420LA高强钢磁脉冲焊接接头盐雾腐蚀性能

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中国机械工程 2019年第12期30卷 1506-1511页

作者：许冰欧航柳泉潇潇徐志丹李光耀崔俊佳湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 同济大学智能型新能源汽车协同创新中心上海201804 上汽通用五菱汽车股份有限公司柳州545000

对5052铝合金-HC420LA高强钢的磁脉冲焊接接头进行了盐雾腐蚀试验,揭示了磁脉冲焊接接头的腐蚀机理。研究结果表明,铝-钢磁脉冲焊接接头的力学性能在盐雾腐蚀环境中的退化较为明显,腐蚀首先从焊缝两侧尖端开始,当腐蚀时间达到48h时,焊... 详细信息

对5052铝合金-HC420LA高强钢的磁脉冲焊接接头进行了盐雾腐蚀试验,揭示了磁脉冲焊接接头的腐蚀机理。研究结果表明,铝-钢磁脉冲焊接接头的力学性能在盐雾腐蚀环境中的退化较为明显,腐蚀首先从焊缝两侧尖端开始,当腐蚀时间达到48h时,焊接接头强度已下降为原来的20%。断口微观分析表明,钢较低的电化学电位加快了腐蚀,接头的腐蚀行为具有自催化作用。

关键词： 5052铝合金 HC420LA高强钢磁脉冲焊接铝-钢焊接接头腐蚀性能评估

铝/镁合金轴叉磁脉冲压接/胶接复合连接工艺与接头性能

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塑性工程学报 2023年第8期30卷 130-137页

作者：陈昶朱佳佩韩子川柳泉潇潇崔俊佳李光耀湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室湖南长沙410082 湖南城市学院机械与电气工程学院湖南益阳413000 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) 广东深圳518118

面向汽车传动轴中轻量化材料的使用与连接需求,提出了一种6061-T6铝合金和AZ31B镁合金轴叉的磁脉冲压接/胶接复合连接工艺。通过改变放电次数、槽倾角和放电能量等工艺参数,对比分析了不同工艺下胶接接头、磁脉冲压接接头和磁脉冲压接/... 详细信息

面向汽车传动轴中轻量化材料的使用与连接需求,提出了一种6061-T6铝合金和AZ31B镁合金轴叉的磁脉冲压接/胶接复合连接工艺。通过改变放电次数、槽倾角和放电能量等工艺参数,对比分析了不同工艺下胶接接头、磁脉冲压接接头和磁脉冲压接/胶接复合连接接头力学性能的变化规律,并通过显微观测探究了不同试验参数对铝/镁合金接头性能的影响和机理。通过中性盐雾腐蚀试验观察了接头在不同周期下的腐蚀产物和形貌变化。结果表明,磁脉冲压接/胶接复合连接工艺能够实现镁合金和铝合金的高质量连接,放电能量25 kJ、槽倾角90°、放电3次时,接头最大扭矩达到1479.30 N·m;铝合金外管和镁合金槽底面的贴合区域长度随放电次数和槽倾角的增大而增加;胶粘剂的加入有利于降低接头的腐蚀速度。

关键词：轻量化磁脉冲压接/胶接复合连接力学性能盐雾腐蚀试验

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磁脉冲点焊焊枪的设计及仿真分析

精密成形工程 2024年第7期16卷 153-162页

作者：陈昶朱佳佩柳泉潇潇崔俊佳蒋浩李光耀湖南城市学院机械与电气工程学院湖南益阳413000 湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室长沙410082 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院) 广东深圳518118

目的根据现有平板线圈的不足,设计了一种用于自动化作业的磁脉冲点焊焊枪。方法采用有限元模拟方法对比分析了磁脉冲点焊焊枪线圈和现有平板线圈的性能差异,并对磁脉冲点焊焊枪线圈的结构进行了优化。结果当线圈工作部分高10 mm、宽4 mm... 详细信息

目的根据现有平板线圈的不足,设计了一种用于自动化作业的磁脉冲点焊焊枪。方法采用有限元模拟方法对比分析了磁脉冲点焊焊枪线圈和现有平板线圈的性能差异,并对磁脉冲点焊焊枪线圈的结构进行了优化。结果当线圈工作部分高10 mm、宽4 mm时,焊枪线圈和平板线圈的最大电流密度、最大磁感应强度、最大洛伦兹力分别为3.142×10^(10)A/m^(2)和3.639×10^(10)A/m^(2)、19.40 T和21.69 T、5.149×10^(11)N和1.626×10^(12)N。当线圈工作部分宽4 mm时,随着高度由10 mm降低至4 mm,焊枪线圈的最大电流密度和最大洛伦兹力分别提升了27.56%和57.64%。当驱动能力接近时,焊枪线圈所产生的位移仅为平板线圈的13.09%。当焊枪线圈工作部分截面为10 mm×10 mm的方形时,飞板凸台在20μs时的速度仅为200 m/s;而当截面为ϕ5.6 mm的圆形时,飞板凸台在19.2μs时便产生237 m/s的速度。结论在工作部分的高度和宽度相同的情况下,焊枪线圈的性能要弱于现有平板线圈的性能。在宽度不变的条件下降低焊枪线圈工作部分的高度可以增大飞板的电流密度、洛伦兹力和速度,并且在性能相近的情况下,焊枪线圈工作部分所受应力要小于现有平板线圈所受应力。另外,将磁脉冲点焊焊枪线圈工作部分的截面由方形替换为相同面积的圆形,可以获得更优的焊接条件。

关键词：磁脉冲点焊焊枪设计线圈仿真分析

5052铝合金胶接-磁脉冲焊接复合接头盐雾腐蚀性能研究

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精密成形工程 2021年第4期13卷 76-84页

作者：韩子川柳泉潇潇彭定宸李光耀崔俊佳湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

目的研究5052铝合金板胶接-磁脉冲焊接复合接头的抗腐蚀性能和腐蚀路径。方法以AA5052铝合金板为研究对象,选用胶接-磁脉冲焊接复合工艺进行连接,并在35℃、质量分数为5%的氯化钠溶液中对样件进行中性盐雾腐蚀试验6~18 d,之后对接头的... 详细信息

目的研究5052铝合金板胶接-磁脉冲焊接复合接头的抗腐蚀性能和腐蚀路径。方法以AA5052铝合金板为研究对象,选用胶接-磁脉冲焊接复合工艺进行连接,并在35℃、质量分数为5%的氯化钠溶液中对样件进行中性盐雾腐蚀试验6~18 d,之后对接头的剪切性能进行测试,再结合SEM对接头的腐蚀路径进行分析。结果在中性盐雾腐蚀试验中,腐蚀时间增加,磁脉冲点焊接头和胶焊复合接头的质量损失率均增大,峰值载荷下降,且腐蚀6~12 d阶段内质量损失率和性能衰退均放缓。经过18 d的盐雾腐蚀后,胶焊复合接头的峰值载荷下降了6.4%,而磁脉冲点焊接头则下降了23.1%。胶层能延缓胶焊复合接头的力学性能衰退,起到一定的防腐蚀作用。结论在中性盐雾腐蚀试验中,胶焊复合接头中的胶层可吸收盐雾液滴并阻碍其渗透,并延缓接头的力学性能衰退。盐雾液滴的腐蚀路径为:在磁脉冲点焊接头中,大部分盐雾液滴渗透进入变形区的凹槽,而在胶焊复合接头中盐雾液滴会被胶层吸收一部分。随着盐雾腐蚀的进行,盐雾液滴会逐渐穿透胶层,降低胶粘剂和母材之间的嵌合力以及胶粘剂之间的内聚力。此外,少部分盐雾液滴流动至焊缝外侧,逐渐向焊缝内侧浸入,并溶解焊缝周围的金属,造成点蚀区局部连通的现象。

关键词： 5052铝合金板胶接-磁脉冲焊接盐雾腐蚀

焊接间隙对铝合金薄板磁脉冲点焊接头组织和力学性能的影响

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航空制造技术 2020年第21期63卷 14-20页

作者：柳泉潇潇朱佳佩崔俊佳湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

焊接在航空机体制造中处于至关重要的地位,焊接结构的可靠性很大程度上取决于焊接接头的性能,铝合金作为重要的轻量化航空材料,相关焊接技术对促进航空事业发展具有重要影响。提出了一种用于铝合金薄板连接的磁脉冲点焊技术,实现铝合金... 详细信息

焊接在航空机体制造中处于至关重要的地位,焊接结构的可靠性很大程度上取决于焊接接头的性能,铝合金作为重要的轻量化航空材料,相关焊接技术对促进航空事业发展具有重要影响。提出了一种用于铝合金薄板连接的磁脉冲点焊技术,实现铝合金板–板固相焊接。通过改变焊件的焊接间隙工艺参数,研究工艺参数对铝合金点焊接头焊接质量的影响。通过光子多普勒速度测量(Photonic doppler velocimetry,PDV)系统获取飞板在变形运动过程中的信息,准静态剪切拉伸试验对接头进行了力学性能的评定,并采用光学显微镜、偏光显微镜和扫描电镜(SEM)分析了焊接接头的微观组织特性。结果表明,当焊接间隙从0.9mm增大到1.5mm时,焊件飞板速度和点焊接头的焊合长度都随之增加,对提升点焊接头性能具有积极作用。综合分析得出,1.2mm的焊接间隙为焊件提供了合适的碰撞速度,焊件力学性能表现最佳。

关键词：磁脉冲点焊轻量化铝合金工艺参数力学性能

AA5052薄板磁脉冲胶焊复合接头动态力学性能研究

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精密成形工程 2021年第4期13卷 52-60页

作者：王绍螺彭定宸柳泉潇潇李光耀崔俊佳湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

目的研究AA5052铝合金薄板在高速冲击载荷下的磁脉冲胶焊复合接头的动态力学性能,探究不同载荷速率对该胶焊复合接头力学和失效行为的影响规律。方法利用磁脉冲焊接系统成功制备了胶焊复合连接试件。采用万能拉伸试验机、高速拉伸试验系... 详细信息

目的研究AA5052铝合金薄板在高速冲击载荷下的磁脉冲胶焊复合接头的动态力学性能,探究不同载荷速率对该胶焊复合接头力学和失效行为的影响规律。方法利用磁脉冲焊接系统成功制备了胶焊复合连接试件。采用万能拉伸试验机、高速拉伸试验系统,结合全场应变测量系统,获得胶焊复合接头的力学性能规律,以及渐进失效过程和搭接区应变变化。通过扫描电镜观察焊缝断口,对其显微形貌进行表征。结果当剪切速率从2 mm/min提升到10 m/s时,接头的峰值载荷从6086.5 N增大到6592.5 N,吸收的能量从41.1 J增大到96.4 J。相比于2 mm/min准静态剪切断口,1 m/s高速剪切断口中等轴韧窝和胶粘剂薄层的比例均提高。当剪切速率在1 m/s以下时,接头发生胶层和焊缝断裂失效;当剪切速率在1 m/s以上时,胶层和焊缝得到的强化程度高于母材,胶层开裂程度减小,接头搭接区的刚度提高,所以拉伸端母材发生严重的颈缩直至断裂失效。结论随着剪切速率的增加,接头的峰值载荷和吸收能量均增大,胶层的开裂程度减小,失效形式由焊缝和胶层断裂转变为母材断裂。

关键词： AA5052铝合金薄板磁脉冲胶焊复合接头动态力学性能微观形貌

基于铜线夹与ACSR电缆线束的异种材料磁脉冲压接接头分析

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精密成形工程 2021年第4期13卷 61-66页

作者：柳泉潇潇周彬彬彭定宸李光耀崔俊佳湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

目的探究磁脉冲技术在铜线夹与钢芯铝绞线(ACSR)电缆线束压接接头中的应用,以及放电能量对电缆接头性能的影响。方法利用磁脉冲放电设备在40 kJ和45 kJ放电能量下压接Cu-ACSR电缆接头,观察接头宏观形貌,进行接头拉伸试验,观察接头失效... 详细信息

目的探究磁脉冲技术在铜线夹与钢芯铝绞线(ACSR)电缆线束压接接头中的应用,以及放电能量对电缆接头性能的影响。方法利用磁脉冲放电设备在40 kJ和45 kJ放电能量下压接Cu-ACSR电缆接头,观察接头宏观形貌,进行接头拉伸试验,观察接头失效情况并评价接头性能。结果压接的位置越靠近末端,压接区直径的变形量越大。40 kJ放电能量下对应失效后,电缆线束末端发生了较为明显的弹性回复,其外圈铝合金线束张开,而在45 kJ时没有明显张开现象。45 kJ放电能量下对应失效后的铝合金线束延长量明显高于40 kJ时。同时,45 kJ放电能量下压接电缆接头截面可以观察到更大且更均匀的变形。结论使用磁脉冲技术可以实现异种材料的铜线夹和ACSR电缆线束的有效连接。在45 kJ放电能量下压接电缆接头的最大拉伸载荷相对于40 kJ时提升了55%,由此说明在45 kJ放电能量下压接电缆接头性能优于40 kJ时。

关键词：铜线夹钢芯铝绞线(ACSR)电缆线束磁脉冲压接放电能量

Al/Mg异种金属板材电磁脉冲焊接工艺及力学性能研究

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精密成形工程 2021年第4期13卷 45-51页

作者：朱聪聪蒙奕帆柳泉潇潇李光耀崔俊佳湖南大学材料科学与工程学院长沙410082 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

目的研究不同工艺参数下铝合金-镁合金磁脉冲焊接接头的微观组织和力学性能。方法利用磁脉冲焊接技术对厚度为1.5 mm的7075铝合金板材和AZ31镁合金板材进行焊接,利用金相显微镜、扫描电子显微镜和万能试验机对焊接接头的微观形貌和力学... 详细信息

目的研究不同工艺参数下铝合金-镁合金磁脉冲焊接接头的微观组织和力学性能。方法利用磁脉冲焊接技术对厚度为1.5 mm的7075铝合金板材和AZ31镁合金板材进行焊接,利用金相显微镜、扫描电子显微镜和万能试验机对焊接接头的微观形貌和力学性能进行测试和分析。结果随着焊接时放电能量的增加,焊接接头的最大拉伸-剪切力呈先增大后减小的趋势,当放电能量为35 kJ时,焊接接头的力学性能最好。通过金相观察结果可知,焊接界面由波形界面和平直界面组成。通过扫描电镜分析可知,无论是波形界面还是平直界面处均发生了不同程度的元素扩散,波形界面处的元素扩散宽度为2μm。结论Al/Mg磁脉冲焊接界面由平直界面和波形界面组成,并且界面处发生了一定程度的元素扩散,波形界面区的元素扩散程度高于平直界面区,这说明磁脉冲焊接的界面是机械结合和冶金结合共同作用的结果。不同工艺参数下的磁脉冲焊接接头具有不同的力学性能,放电能量越大,碰撞速度越大,波形区的长度更长,因而焊接接头力学性能更好,但放电能量超过一定值时,过高的碰撞速度会造成微小裂纹、金属间化合物等缺陷,导致焊接接头的力学性能下降。

关键词：磁脉冲焊接铝合金-镁合金异种材料微观组织力学性能