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焊接学报 2020年第1期41卷 12-17,I0001,I0002页

作者：孔谅刘思源王敏上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室上海200240 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

研究了先进高强钢(advanced high strength steel,AHSS)两层板电阻点焊接头的断裂模式,不同的断裂模式会影响点焊接头断裂时的机理、力学性能及断裂位置,基于不同组合下的临界熔核尺寸、最大载荷、断口宏观形貌、初始断裂位置、宏观金... 详细信息

研究了先进高强钢(advanced high strength steel,AHSS)两层板电阻点焊接头的断裂模式,不同的断裂模式会影响点焊接头断裂时的机理、力学性能及断裂位置,基于不同组合下的临界熔核尺寸、最大载荷、断口宏观形貌、初始断裂位置、宏观金相组织以及微观硬度曲线等试验结果,阐明了板材厚度和板材强度两类因素对于断裂模式的影响规律.结果表明,板材强度因素会直接影响断裂模式、初始断裂位置以及最大载荷;板材厚度因素影响断裂模式但不改变初始断裂位置及最大载荷.临界熔核尺寸的影响因素有板材厚度、板材强度、熔核中缺陷以及拔出断裂位置距熔合线的距离.在此基础上,文中提出了临界熔核尺寸(DCR)的预测模型及预测方法,该方法与试验值符合较好,为实际工业应用中的临界熔核尺寸判定提供了理论依据.

关键词：电阻点焊先进高强钢断裂模式影响因素临界熔核尺寸

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先进高强钢三层板电阻点焊接头的断裂模式研究

先进高强钢三层板电阻点焊接头的断裂模式研究

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作者：刘思源上海交通大学

学位级别：硕士

随着全球能源危机和环境污染的加剧,汽车轻量化成为了当前汽车工业发展的趋势。采用强度更高的先进高强钢代替原有的低碳钢,在保证强度不变的前提下降低重量是目前汽车轻量化的趋势之一。电阻点焊具有焊接速度快、操作简单、成本低、自... 详细信息

随着全球能源危机和环境污染的加剧,汽车轻量化成为了当前汽车工业发展的趋势。采用强度更高的先进高强钢代替原有的低碳钢,在保证强度不变的前提下降低重量是目前汽车轻量化的趋势之一。电阻点焊具有焊接速度快、操作简单、成本低、自动化程度高、适应性好等优势,在汽车工业中具有不可替代的地位。相比于传统的低碳钢点焊,先进高强钢的电阻点焊具有接头微观组织复杂、容易发生界面断裂、熔核偏移和不对称现象、焊接中易于飞溅等缺陷等特点。在以上的特点中,先进高强钢电阻点焊接头的断裂模式与机制是需要重点研究的问题之一。由于不同的断裂模式会影响点焊接头的内在机制、承载能力及断裂位置,因此先进高强钢三层板电阻点焊接头断裂模式与机制的研究具有重要的理论及实际意义。本文对于先进高强钢两层板点焊接头,分析了板材的厚度因素和强度因素对于两层板点焊接头断裂模式的影响,在两层板接头的受力分析基础上得到了临界熔核尺寸的预测公式,并与先前的试验结果以及工业标准推荐值进行了验证和对比;对于先进高强钢三层板点焊接头,分析了厚度因素、强度因素以及堆叠方式因素对于点焊接头断裂模式的影响;基于两层板点焊接头的临界熔核尺寸预测公式,并通过两层板和三层板的试验对比,修正并建立了三层板点焊接头临界熔核尺寸的预测公式,在此基础上提出了界面断裂的改善方法。对于先进高强钢两层板的点焊接头,板材强度因素会直接影响断裂模式,断裂位置以及力学性能,但对于熔核形状几乎无影响也不会发生熔核偏移的现象;板材厚度因素使得断裂模式发生很大变化,熔核形状也不对称且存在一定熔核偏移现象,但不影响断裂位置和最大载荷。通过受力状态的分析并结合试验可建立临界熔核尺寸公式,该公式预测得到的临界熔核尺寸与试验中得到的结果基本符合并可以直接判断出拔出断裂的初始断裂位置,而工业中推荐标准仅适用于接头中有低碳钢板材的情况。对于先进高强钢三层板的点焊接头,对称结构的不等厚三层板点焊接头中厚度因素不影响接头的断裂模式,但会影响断裂位置、力学性能以及接头发生拔出断裂的特征,当中间板厚度小于外侧板时整块中间板在断裂过程中直接沿母材断开;非对称结构的不等厚三层板点焊接头中,厚度因素不影响薄板侧的断裂模式、断裂位置及力学性能,但是会影响厚板侧的拔出断裂的特征,当一侧厚板厚度大于或等于其它两层薄板的厚度时,拔出断裂同时在两层薄板上发生;改变外侧板的强度可以直接影响点焊接头临近一侧界面的断裂模式和上界面下界面两个界面所能承受的最大载荷,但对另一侧界面的断裂模式和接头的断裂位置没有影响;小幅改变中间板强度不会影响接头的断裂模式、对断裂位置和最大载荷,大幅改变中间板强度会直接改变接头的断裂模式;当板材强度和厚度因素保持不变时,改变中间板和外侧板的堆叠顺序会直接影响该界面接头的断裂模式和最大载荷。在其他因素相同的前提下,由于第三层板的存在,两层板和三层板的断裂模式并不完全相同,或断裂模式相同但拔出断裂的初始断裂位置不同。在两层板接头的基础上,可修正并建立三层板接头临界熔核尺寸的公式,该公式预测值与试验中得到的结果基本符合,类似地该公式可以直接判断出拔出断裂的初始断裂位置;结合临界熔核尺寸公式及试验结果发现,提高三层板接头中的中间板强度以及避免两块同等厚度厚板的组合等可以抑制接头的界面断裂倾向。

关键词：电阻点焊先进高强钢三层板断裂模式临界熔核尺寸

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