论文部分内容阅读
作为电动汽车电机的重要部件——自循环水冷却铝合金电机外壳，它的重量、散热性以及耐腐蚀性是电动汽车发展的关键。本文针对6063铝合金电动汽车自循环水冷却电动机的外壳手工焊接所存在的效率低、质量不稳定、密封性不好、强度不高等缺陷，研究新能源电动汽车自循环水冷却铝合金电动机的外壳自动焊焊接工艺。为了确保厚板6063异形外壳焊接接头质量，电机外壳的连接处采用TIG焊进行打底焊，MIG焊进行填充、盖面焊。针对厚板6063异形外壳焊接接头，进行组织和力学性能测试、进一步针对TIG、MIG焊接过程的温度场、应力场开展数值动态模拟研究。本课题研究成果达到了质量稳定、密封性好、强度高，满足企业实际生产要求。研究结果表明：1、焊接工艺方案合理：鉴于所研究的壳体结构特殊，使用过程中要求其密封性好，强度高，本课题经过大量调研、查阅文献、实验分析，确定采用TIG自动焊进行打底焊，MIG自动焊进行填充焊以及盖面焊；同时通过分组实验对比分析，得到优化的焊接工艺参数（保密）。2、微观组织分析可知：母材基体为完全再结晶组织，焊接热影响区为树枝状晶，焊缝为等轴晶；显微硬度测试结果表明在距离焊缝中心较近的热影响区域显微硬度值为69.7HV，距离焊缝中心约12mm处存在软化区，其硬度值为58.2HV。3、拉伸实验分析可知：母材抗拉强度为212MPa，6063铝合金电机外壳的手动焊和自动焊焊接接头的抗拉强度分别为73MPa和135MPa，显然自动焊焊接接头的强度要比手工焊焊接接头强度提高约一倍；拉伸断口SEM分析表明，自动焊断口形貌较手工焊断口形貌的韧窝多而均匀，并且韧窝比手工焊要深，宏观表现为自动焊的强度和延伸率值比手工焊的大。4、冲击实验分析可知：6063铝合金电机外壳的自动焊焊接接头的冲击强度值为60J，较母材的冲击强度值大，即自动焊焊接接头的冲击强度满足实际生产要求。5、厚板6063铝合金电机异形外壳TIG焊接过程中的温度场数值动态模拟结果表明：焊接熔池随着热源的移动而移动，温度场分布逐渐发生变化。温度最高点集中在焊缝中心处，约为720~755oC，靠近焊缝区的温度约为595oC，由焊缝中心处到母材处存在温度梯度变化，随着时间变化，趋于常温。MIG焊接过程中温度场模拟结果分布规律与TIG焊接模拟结果基本一致。6、厚板6063铝合金异形电机外壳TIG焊接过程中的应力场数值模拟结果表明：焊接过程中焊缝中心的应力值最大，并且随着热源的移动而移动，最大应力值约为149~220MPa。周围热影响区的应力场分布逐渐递减，随着焊缝冷却，应力分布趋于稳定值为0.16MPa。MIG焊接过程应力场模拟结果显示最大应力值为67MPa，位于热影响区，冷却阶段最大应力值位于焊缝中心。动态模拟结果为预测和控制焊件的残余应力提供了实验和理论依据。