Q&P980镀锌钢板电阻点焊中的液态金属脆产生机理及影响因素研究

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随着汽车行业的高速发展和汽车生产制造技术的革新换代,镀锌高强钢板被广泛应用于汽车制造及相关领域中,但是为了抗腐蚀而使用的镀锌层却引起了其他隐患。Q&P 980镀锌钢板作为新一代高强钢和其他镀锌高强钢类似在加工过程中都由于镀锌层的影响而出现了液态金属脆现象,这一现象严重影响了Q&P 980镀锌钢板在实际生产中的应用。本文主要研究Q&P 980镀锌钢板在电阻点焊中产生的液态金属脆现象的行为、机理及影响因素,并提出减少液态金属脆现象的解决方法和思路。通过文献调研和实际生产情况确定了六个焊接变量:电流强度、焊接压力、焊接时间、端面平行度、电极形貌及加压模式,依此设计实验。通过金相观察和元素成分分析研究了液态金属脆裂纹的形貌和特征,发现裂纹中充满了锌金属,验证了锌层的存在是引发Q&P 980镀锌钢板液态金属脆现象的必要条件。通过文献调研确定合适的液态金属脆模型,提炼核心影响因素为热量和应力。根据之前对裂纹的观察结果,提出了用裂纹深度和裂纹密度作为评价裂纹敏感性的指标,依此考察了加工条件和工艺参数对液态金属脆裂纹的影响,并从焊接区热量及应力变化的角度进行解释。通过SORPAS数值模拟研究了电阻点焊过程中热量分布、应力分布以及它们的动态演变过程,进一步解释加工条件及工艺参数对液态金属脆裂纹的孤立化影响和综合化影响,并以此为基础探讨热量及应力在裂纹萌芽及扩展过程中起到的作用。实验及模拟分析表明:球形电极头相比于平面电极头更适合工业生产应用,且使用较小电流强度、较长焊接时间以及较大焊接压力为工艺参数可以有效抑制液态金属脆裂纹。
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