本文關(guān)鍵詞：不同材質(zhì)電極點(diǎn)焊性能研究及其失效分析

  更多相關(guān)文章： 電阻點(diǎn)焊 電極材料 鍍鋅鋼板 點(diǎn)焊壽命 失效分析

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平的提高,我國(guó)的汽車工業(yè)亦因此獲得了前所未有的高速發(fā)展。鍍鋅鋼板由于其優(yōu)異的腐蝕防護(hù)性能被大量應(yīng)用于制造汽車車身,如底盤、外覆蓋件、前機(jī)艙、行旅箱、車門等,部分車型上鍍鋅鋼板的使用量已達(dá)100%。目前,鍍鋅鋼板的汽車車身及各組件的焊接生產(chǎn)仍大量采用電阻點(diǎn)焊的方法,這與電阻點(diǎn)焊特有的焊接優(yōu)異性有關(guān)。電極是電阻焊中的主要耗材,目前主要使用CuCrZr合金制造,部分使用Al2O3彌散強(qiáng)化銅等其他銅合金制造。CuCrZr合金電極在點(diǎn)焊鍍鋅鋼板時(shí)存在一定問(wèn)題,主要是熔融鋅液易粘附于電極表面使電極工作面合金化,降低了電極的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能,加速電極損耗導(dǎo)致生產(chǎn)率降低、成本提高,而Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金電極價(jià)格昂貴,目前應(yīng)用較少。針對(duì)這些的問(wèn)題,研究人員開(kāi)發(fā)出了多種CuCrZr合金涂層電極,提高了電極的使用壽命。但涂層電極也存在制備相對(duì)復(fù)雜、涂層耗損完后就相當(dāng)于普通CuCrZr合金電極不再具有優(yōu)勢(shì)等不足。為此,本課題選用CuNiCoBe和CuNiBe合金制作點(diǎn)焊鍍鋅鋼板的電極,與CuCrZr和Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金電極進(jìn)行點(diǎn)焊鍍鋅鋼板的性能對(duì)比試驗(yàn),分析了不同材質(zhì)電極點(diǎn)焊時(shí)焊接區(qū)的電阻,測(cè)量了不同材質(zhì)電極在點(diǎn)焊過(guò)程中的溫度變化,并運(yùn)用超景深顯微鏡、SEM、EDS、XRD、光譜儀等分析測(cè)試設(shè)備對(duì)失效之后的電極進(jìn)行失效分析。結(jié)果表明:盡管CuNiBe與CuNiCoBe合金的電導(dǎo)率要低于CuCrZr以及Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金,但這四種材質(zhì)的電極與焊鍍鋅鋼板間的接觸電阻大小相當(dāng),其原因在于接觸電阻主要決定于較軟的鍍鋅層。點(diǎn)焊過(guò)程中,四種材質(zhì)的電極溫度均迅速上升并很快進(jìn)入動(dòng)態(tài)穩(wěn)定階段,就散熱性能而言,CuCrZr、Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金電極要優(yōu)于CuNiBe和CuNiCoBe合金電極,但各電極在距工作端面最近處測(cè)得的峰值溫度均為160℃~170℃左右,并無(wú)明顯差異。按照美國(guó)焊接協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(AWS/SAED8.9M:2002)測(cè)得CuCrZr、Al2O3彌散強(qiáng)化銅、CuNiBe和CuNiCoBe四種材質(zhì)的合金電極在相同的點(diǎn)焊工藝參數(shù)下,點(diǎn)焊鍍鋅鋼板的使用壽命分別為:1600點(diǎn),4300點(diǎn),3700點(diǎn)和3500點(diǎn)。對(duì)失效之后的四種材質(zhì)電極進(jìn)行失效分析,發(fā)現(xiàn):四種材質(zhì)電極中都存在上電極比下電極磨損嚴(yán)重,以及上電極端面直徑增大速率較快的現(xiàn)象;在點(diǎn)焊過(guò)程中四種材質(zhì)電極都存在“坑蝕”與“自愈合”現(xiàn)象及不同程度的合金化,合金化的主要產(chǎn)物為Cu-Zn合金,其主要物相為:CuZn、(CuZn)、Cu5Zn8、Cu1.05Zn0.95。CuCrZr電極的合金化速率最快,Al2O3彌散強(qiáng)化銅和CuNiCoBe合金電極次之,CuNiBe電極合金化速率最小。四種材質(zhì)電極失效后的顯微硬度顯示:Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金電極端面的硬度下降幅度最小,CuCrZr及CuNiCoBe和CuNiBe合金電極端面的硬度下降幅度較大,但CuNiCoBe和CuNiBe合金電極由于本身硬度較高,因此失效后電極端面仍具有較高的硬度,而CuCrZr合金電極失效后的端面硬度最低,因此其端面最容易發(fā)生塑性變形。四種材質(zhì)電極的失效均是由磨損、塑性變形、坑蝕、合金化等因素共同作用的結(jié)果,但因材質(zhì)及原始組織狀態(tài)不同,引起失效的上述各因素在不同材質(zhì)的電極中所起的作用程度也不相同,故其壽命也各不相同。
【關(guān)鍵詞】：電阻點(diǎn)焊 電極材料 鍍鋅鋼板 點(diǎn)焊壽命 失效分析
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-16
• 第1章 緒論16-27
• 1.1 引言16
• 1.2 鍍鋅鋼板特點(diǎn)及應(yīng)用16-17
• 1.3 電阻點(diǎn)焊技術(shù)簡(jiǎn)介17-18
• 1.3.1 雙面點(diǎn)焊17-18
• 1.3.2 單面點(diǎn)焊18
• 1.4 電阻焊電極簡(jiǎn)介18-21
• 1.4.1 電阻焊電極作用18
• 1.4.2 電阻焊電極分類18-21
• 1.5 電阻焊電極失效機(jī)理21-23
• 1.5.1 塑性變形21
• 1.5.2 合金化21
• 1.5.3 磨損21-22
• 1.5.4 坑蝕與自愈合22
• 1.5.5 再結(jié)晶22-23
• 1.5.6 熱沖擊和熱疲勞23
• 1.6 電阻焊電極國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀23-25
• 1.6.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀23-24
• 1.6.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀24-25
• 1.7 課題研究?jī)?nèi)容25-27
• 第2章 試驗(yàn)材料，，方法和設(shè)備27-36
• 2.1 試驗(yàn)材料27-29
• 2.1.1 點(diǎn)焊母材27
• 2.1.2 電極材料27-29
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備及儀器29-31
• 2.2.1 松下YR-350SB2型單相交流電阻焊機(jī)29-30
• 2.2.2 其他儀器和設(shè)備30-31
• 2.3 試驗(yàn)方法及內(nèi)容31-36
• 2.3.1 電極點(diǎn)焊工藝參數(shù)31
• 2.3.2 電極點(diǎn)焊壽命試驗(yàn)31-32
• 2.3.3 電極端面尺寸與形貌記錄試驗(yàn)32-33
• 2.3.4 鍍鋅鋼板點(diǎn)焊接頭剪切強(qiáng)度試驗(yàn)33-34
• 2.3.5 點(diǎn)焊區(qū)電阻試驗(yàn)34
• 2.3.6 電極溫度試驗(yàn)34
• 2.3.7 電極硬度試驗(yàn)34-35
• 2.3.8 微觀組織分析35
• 2.3.9 物相分析35-36
• 第3章 點(diǎn)焊電阻試驗(yàn)結(jié)果與分析36-41
• 3.1 引言36
• 3.2 電阻點(diǎn)焊電阻試驗(yàn)測(cè)試原理及測(cè)量過(guò)程36-38
• 3.2.1 電阻點(diǎn)焊各部分電阻分布情況36-37
• 3.2.2 QJ44型直流雙臂電橋原理37
• 3.2.3 QJ44型直流雙臂電橋測(cè)量過(guò)程37-38
• 3.3 點(diǎn)焊電阻測(cè)試結(jié)果38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第4章 點(diǎn)焊電極溫度分析41-46
• 4.1 引言41
• 4.2 YOKOGAWA/橫河DX2008143溫度記錄儀及測(cè)量過(guò)程41-43
• 4.3 點(diǎn)焊過(guò)程電極溫度分析43-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第5章 電阻點(diǎn)焊電極壽命分析46-61
• 5.1 引言46
• 5.2 電阻點(diǎn)焊壽命評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)46-47
• 5.3 點(diǎn)焊壽命評(píng)判分析47-60
• 5.3.1 點(diǎn)焊焊點(diǎn)剪切強(qiáng)度分析47-50
• 5.3.2 四種材質(zhì)點(diǎn)焊焊點(diǎn)熔核直徑分析50-54
• 5.3.3 四種材質(zhì)點(diǎn)焊焊點(diǎn)宏觀表面分析54-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 第6章 點(diǎn)焊電極失效分析61-87
• 6.1 引言61
• 6.2 點(diǎn)焊電極端面形貌及直徑61-65
• 6.2.1 電極端部形貌61-63
• 6.2.2 電極端面直徑63-65
• 6.3 點(diǎn)焊電極宏觀形貌分析65-66
• 6.4 點(diǎn)焊電極SEM以及EDS分析66-75
• 6.4.1 電極端面SEM以及EDS分析66-69
• 6.4.2 電極端部橫截面SEM以及EDS分析69-75
• 6.5 點(diǎn)焊電極XRD分析75-81
• 6.5.1 電極端面XRD分析75-76
• 6.5.2 電極端部合金層逐層X(jué)RD分析76-81
• 6.6 點(diǎn)焊電極金相分析81-84
• 6.6.1 電極原始金相分析81-82
• 6.6.2 電極失效后的金相分析82-84
• 6.7 電極硬度分析84-86
• 6.8 本章小結(jié)86-87
• 結(jié)論87-89
• 參考文獻(xiàn)89-92
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文92-93
• 致謝93

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 董仕節(jié),Y.Zhou;表面處理對(duì)微型點(diǎn)焊鍍鎳鋼板和鎳板時(shí)電極失效的影響[J];湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2002年02期

2 孫中華;曹曉明;杜安;孫忠波;;鋼板熱鍍鋅技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J];天津冶金;2005年06期

3 宋加;;我國(guó)熱鍍鋅鋼板生產(chǎn)及鍍鋅技術(shù)的發(fā)展[J];軋鋼;2006年03期

本文編號(hào)：808337