鎂合金電阻點(diǎn)焊的數(shù)值模擬.pdf

1、鎂合金具有低密度、高比強(qiáng)度、高比剛度，良好的阻尼減振性、導(dǎo)熱性、可切削加工性和可回收性等特點(diǎn)，在航空航天、交通運(yùn)輸與電子工業(yè)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。由于鎂合金導(dǎo)電性能好，導(dǎo)熱性能強(qiáng)且氧化物熔點(diǎn)高，因此點(diǎn)焊性能差。對(duì)鎂合金電阻點(diǎn)焊過(guò)程的模擬分析有助于確定鎂合金點(diǎn)焊的合理工藝規(guī)范，有效減少飛濺等缺陷的發(fā)生幾率。
　　本文以1.2mm厚的AZ31鎂合金為研究對(duì)象，利用有限元軟件ANSYS對(duì)鎂合金電阻點(diǎn)焊過(guò)程熱、電耦合模型進(jìn)行分析，分別

2、分析了點(diǎn)焊各主要工藝規(guī)范參數(shù)變化對(duì)鎂合金點(diǎn)焊溫度場(chǎng)的影響并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)鎂合金多點(diǎn)焊中的分流現(xiàn)象進(jìn)行模擬，分析鎂合金多點(diǎn)焊焊點(diǎn)間距對(duì)分流電流大小和熔核尺寸的影響，為實(shí)現(xiàn)鎂合金點(diǎn)焊工藝參數(shù)優(yōu)化和焊點(diǎn)間距的合理制定奠定基礎(chǔ)。
　　首先通過(guò)伏安法對(duì)鎂合金點(diǎn)焊的接觸電阻進(jìn)行測(cè)量與計(jì)算，之后對(duì)鎂合金點(diǎn)焊通電加熱階段的溫度分布進(jìn)行了模擬分析。在通電加熱開(kāi)始時(shí)，工件貼合面部位的溫度率先升高，在接近0.12s時(shí)工件內(nèi)部熔化并形成熔核，隨著時(shí)

3、間的增加熔核逐漸增大，最終在工件內(nèi)部形成沿貼合面對(duì)稱的橢圓形熔核。
　　采用相同模擬方法分析了三個(gè)主要工藝參數(shù)的變化對(duì)點(diǎn)焊溫度場(chǎng)的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明：隨著焊接電流增加，熔核直徑和焊透率均增加；通電時(shí)間對(duì)熔核尺寸的影響與焊接電流類似但影響程度較弱；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。
　　采用二維模型對(duì)鎂合金多點(diǎn)焊過(guò)程的溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，改變點(diǎn)焊間距對(duì)分流情況進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明：隨著焊點(diǎn)間距的增加，鎂

4、合金點(diǎn)焊分流逐漸減少，對(duì)熔核尺寸的影響減??；鎂合金多點(diǎn)焊中的焊點(diǎn)間距應(yīng)不小于13mm，否則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做適當(dāng)熱量補(bǔ)償。
　　采用與模擬一致的工藝參數(shù)對(duì)鎂合金板材分別進(jìn)行點(diǎn)焊實(shí)驗(yàn)，制取接頭低倍金相照片，測(cè)量熔核直徑和焊透率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬情況吻合良好，驗(yàn)證了模擬方法的合理性及模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　為驗(yàn)證多點(diǎn)焊模擬方法的普遍性、不同材料多點(diǎn)焊分流影響的差異性，采用相同方法對(duì)低碳鋼多點(diǎn)焊的分流傾向進(jìn)行了模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明