304不锈钢薄板夹层电阻点焊工艺及温度场模拟研究

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304薄板不锈钢以其光洁的表面、耐腐蚀性强、无磁性等特点,广泛应用于工业生产中,采用传统电弧焊工艺焊接薄板不锈钢时,焊缝成形不良,变形问题比较严重。本文结合仿真和试验对不锈钢薄板夹层电阻焊工艺进行深入研究,优化焊接工艺提高不锈钢薄板电阻焊质量,解决不锈钢薄板焊后表面成形不美观的问题及实现焊后免漆、免打磨要求。本文以1.0mm304不锈钢薄板为研究对象,首先利用MSC.Marc仿真软件对304不锈钢板夹层电阻点焊温度场进行模拟,获取焊接温度场的变化规律。结果表明,焊缝中心处冷空气流通慢,散热速度要比母材其他部分散热速度慢,温度始终最高,最高温度为1568℃,向两端逐渐降低。焊接温度场在横向与纵向上均以焊缝中心为对称轴呈对称分布,但由于纵向取点距焊缝中心距离较近,温度变化一直趋于稳定。各部分的不同时刻温度从大到小的时间分布为:100ms﹥130ms﹥160ms﹥70ms﹥50ms﹥20ms。其次,根据前期实验及模拟结果进行304不锈钢薄板的夹层电阻点焊工艺试验,研究焊接电流,焊接时间,焊接压力及金属夹层对焊接质量的影响规律。同时利用响应曲面法进行数据收集统计分析,得出电流、时间、压力三者相互之间对焊接接头力学性能的影响。结果表明,1mm 304不锈钢薄板夹层电阻焊在焊接电流为20k A~25k A,焊接时间77ms~130ms时,焊接压力0.13MPa~0.22MPa时,通过参数之间相互配合就能够得到优异的强度性能。在焊接电流22.5k A,焊接时间101ms,焊接压力为0.16MPa时,接头的抗拉强度高于母材的强度。在试验获得的较佳焊接工艺参数范围内,焊接电流对接头力学性能和外观质量的影响最大,而焊接时间的影响最小。从整体上来看,304不锈钢薄板夹层电阻点焊焊件焊后无变形,焊接接头外观面光滑平整无变色,但母材处因箔片夹层熔化被挤出造成污染,严重处甚至发黑,而且焊接接头边缘处也由于夹层的挤出而产生毛边等问题,增加了焊后处理的工作量。
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