TTS443電阻點(diǎn)焊數(shù)值模擬及組織性能研究.pdf

1、TTS443鐵素體不銹鋼由于其鎳元素含量低，價(jià)格低廉同時(shí)具有良好的力學(xué)性能及耐蝕性能，被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、電梯裝飾、廚房用具、保溫水箱等各個(gè)領(lǐng)域。但是，由于 TTS443鐵素體不銹鋼焊接過程中熱影響區(qū)晶粒長大導(dǎo)致焊接接頭性能急劇下降，一定程度上，限制了TT443鋼的推廣。而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，特別是在汽車的一些重要部件上，大多都是通過薄板的電阻點(diǎn)焊制造完成的。因此，研究鐵素體不銹鋼薄板結(jié)構(gòu)的電阻點(diǎn)焊過程，對(duì)于TTS443鋼的推廣使用，具

2、有非常重要的意義。
　　本文針對(duì)經(jīng)濟(jì)型鐵素體不銹鋼 TTS443電阻點(diǎn)焊接頭的組織與性能進(jìn)行了研究。通過限元模擬獲得點(diǎn)焊焊接接頭的溫度場，進(jìn)而結(jié)合平衡相圖對(duì)接頭顯微組織特征、晶粒長大規(guī)律及析出相影響進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上，研究了不同熱輸入對(duì)電阻點(diǎn)焊焊接接頭的焊核尺寸、顯微組織特征及力學(xué)性能的影響。
　　采用ABAQUS有限元軟件對(duì)TTS443鐵素體不銹鋼薄板點(diǎn)焊的焊接過程進(jìn)行有限元分析，建立TTS443鐵素體不銹鋼電阻點(diǎn)焊模

3、型，實(shí)現(xiàn)了熱-電-力三場的直接耦合計(jì)算，獲得了焊接接頭的溫度場及電流密度分布。通過對(duì)實(shí)際焊點(diǎn)試樣熔核形狀與尺寸進(jìn)行檢測對(duì)比，驗(yàn)證了所建點(diǎn)焊模型的合理性和模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　模型直接耦合了熱-電-力三場，對(duì)熱-電-力三場進(jìn)行同時(shí)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了對(duì)點(diǎn)焊過程中涉及到的熱、電和機(jī)械現(xiàn)象之間的強(qiáng)相互作用的準(zhǔn)確表述。模型充分考慮到了溫度相關(guān)的材料特性和接觸界面熱-電-力三場交互作用。
　　在數(shù)值計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性得到保證的基礎(chǔ)上，揭示了點(diǎn)焊

4、過程中電流密度以及接頭溫度場分布的變化規(guī)律，探討了電阻點(diǎn)焊熔核形成過程。結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果對(duì)電阻點(diǎn)焊接頭的顯微組織、晶粒長大行為、析出相（TiN)對(duì)晶粒長大機(jī)制進(jìn)行了深入分析。
　　采用四組不同熱輸入，焊接功率分別為3.2kVA、4.8kVA、6.4kVA和8.0kVA制備焊接接頭。計(jì)算出不同熱輸入條件下的焊核直徑分別為1.68mm、2.74mm、3.44mm、3.93mm；根據(jù)晶粒長大公式與焊接熱影響區(qū)的焊接熱循環(huán)曲線，計(jì)算出了不

5、同熱輸入下的熱影響區(qū)晶粒尺寸分別為：50.13μm、56.15μm、64.75μm、72.27μm。
　　力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果表明，電阻點(diǎn)焊焊接接頭焊核、焊接熱影響區(qū)硬度隨著焊接熱輸入的增大有所增大。焊接熱輸入通過影響焊核尺寸對(duì) TTS443鋼電阻點(diǎn)焊接頭的力學(xué)性能影響較大，具體體現(xiàn)在峰值載荷、斷裂吸收能以及斷裂形式。隨焊接熱輸入的增加，點(diǎn)焊接頭峰值載荷和斷裂吸收能均增大，焊接接頭斷裂形式由界面斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榘纬鰯嗔?。焊接熱輸入?.4kVA