Al-Mg-Si-Cu基合金車身板材點焊組織及性能研究.pdf

1、當前,汽車車身板的鋁合金化是汽車工業(yè)發(fā)展的趨勢。在制作汽車車身板材的鋁合金中,具有強度高、塑性好、優(yōu)良的耐腐蝕性等優(yōu)點的Al-Mg-Si-Cu基鋁合金板成為近年來研究的熱點。電阻點焊由于其易自動化及柔性化程度較高的特點,是車身裝配過程中的主要工藝手段,但是由于Al-Mg-Si-Cu基鋁合金的焊接性較差、應用成本較高以及較差的焊點質(zhì)量限制了其在汽車領(lǐng)域的推廣應用,因此,研究如何提高鋁合金車身板電阻點焊的接頭質(zhì)量及點焊過程的機理對汽車工業(yè)具

2、有重要的意義。
　　本文根據(jù)目前生產(chǎn)當中應用較廣的電容儲能式電阻焊機,采用大規(guī)范工藝方法,對含Cu元素0.23wt％的新型高性能Al-Mg-Si-Cu基鋁合金車身板進行點焊焊接,試驗結(jié)果表明,點焊后接頭滿足力學性能要求,但由于瞬時大電壓及較高的電極壓力導致多數(shù)焊點出現(xiàn)飛濺和裂紋缺陷,難以保證焊接接頭的質(zhì)量。基于儲能焊試驗結(jié)果的基礎上,根據(jù)電阻點焊形核過程中接觸電阻的變化容易影響熔核成形的原理,建立了電阻點焊接觸電阻的物理模型,通過

3、加入夾層介質(zhì),增加了接觸電阻,改變了兩工件間接觸電阻的分布。這種方法可減小對焊接電流的要求,可以降低焊接電流,同時降低了工件與電極間接觸電阻的影響以及對焊件表面質(zhì)量的要求,可采用小規(guī)范焊接條件在單相交流電阻焊機上進行焊接。研究表明在板材之間加入雙層0.02mm的1235＃鋁箔可以得到較好的效果。正交工藝參數(shù)試驗結(jié)果說明,試驗最佳的工藝參數(shù)為焊接電流17 kA、焊接時間1s,電極壓力2400 N;接頭拉剪負荷可達1943 N,延性比達到5

4、3％;點焊后接頭外觀美觀,熔核形核效果良好;熔核微觀組織呈現(xiàn)為均勻細小的等軸晶,斷口呈韌性斷裂特征;點焊過程無飛濺,焊接質(zhì)量穩(wěn)定。對最佳點焊條件下的接頭進行了模擬油漆烘烤效應(180℃×30min)的試驗,結(jié)果表明,隨著時效的進行,熔核中的強化相逐漸析出,接頭的力學性能及延性比均有所提高。對不同Cu含量的合金板材點焊焊接接頭的研究表明,隨著Cu含量的增加,熔核中的Q相及其它第二相數(shù)量明顯增多,微觀組織呈現(xiàn)為柱狀晶+等軸晶的特征,且中心區(qū)

5、晶粒細小;點焊接頭的力學性能明顯提高,含Cu為0.84wt％的接頭比含Cu為0.23wt％的接頭拉剪強度提高了42.9％,塑性雖有所降低,但仍然滿足使用要求。浸泡腐蝕和電化學研究表明,在腐蝕介質(zhì)中,母材呈現(xiàn)出明顯的點蝕及晶間腐蝕特征,熔核的晶間腐蝕深度明顯小于母材;隨著Cu元素的增加,高Cu的熔核中開始出現(xiàn)晶間腐蝕特征。從三種母材及熔核的自腐蝕電位及腐蝕電流密度分析表明,母材及熔核的穩(wěn)定腐蝕電位均較負,且熔核的Ecorr和Icorr均較