碳纤维复合材料/钢的胶铆连接失效机理和选材方法

为了揭示碳纤维复合材料(CFRP)与钢板连接设计中，母材厚度和强度对接头失效的影响规律，对CFRP层合板与DC05、HC260Y、DP590、DP780、DP1180、PHS1500钢板组成的胶接、铆接和胶铆混合接头进行单向和正向拉伸试验，分析各接头连接强度和失效模式，提出CFRP/钢接头母材厚度比和强度比的推荐范围.结果表明：CFRP/钢接头失效模式由较弱一侧母材强度和刚度决定，在连接设计中，应尽可能使两母材的强度和刚度相近；CFRP零件与相邻钢件厚度比的推荐范围为1.37～1.91,母材极限承载比的推荐范围为0.9～1.52.     

高强度双相DP780钢板冲压成形的变摩擦系数模型及其应用

在边界润滑条件下,对高强度双相DP780钢板进行了销-盘式摩擦试验,研究了在不同界面载荷条件下DP780钢板与DC53模具材料之间的摩擦系数,建立了基于不同载荷的变摩擦系数模型,并对DP780钢U形件的成形过程进行数值模拟和实际冲压试验,比较了恒定摩擦系数模型和变摩擦系数模型条件下回弹量的预测结果与测量值的误差.结果表明:DP780钢板与模具材料的摩擦系数随着界面载荷的增大而减小;采用变摩擦系数模型可以有效提高冲压成形中回弹量的预测精度.     

DP590双相钢电阻点焊熔核形成过程的数值模拟

基于SORPAS软件,针对DP590双相钢建立了描述点焊熔核形成过程的轴对称有限元模型,通过数值模拟定量揭示了双相钢点焊熔核的生长以及焊接热输入对熔核形成的影响,进而预测了典型点焊规范参数下的熔核尺寸,并通过实验验证了所建模型和计算结果的可靠性.结果表明:在一定的电极压力和焊接电流条件下,随着加热时间增加,点焊熔核经历了塑性粘连-产生熔核-熔核迅速长大-熔核缓慢长大的过程;随着点焊热输入的增加,熔核中心的最高加热温度升高,熔化温度以及奥氏体化温度以上的停留时间均延长,有利于奥氏体的均匀化以及熔核长大;由于数值模拟时对点焊飞溅考虑不足,使得在焊接电流较大时,计算所得熔核尺寸明显大于实测值,而在中、小焊接电流时熔核尺寸的模拟结果与实验结果较吻合.研究结果对汽车轻量化生产中双相钢的焊接具有指导意义.     

焊接速度对双相钢激光焊接接头组织和性能的影响

为提高汽车车身用双相钢(DP钢)激光焊接构件在动态载荷下应用的可靠性,研究焊接速度对1.4 mm厚DP780钢脉冲激光焊接接头组织和不同应变速率下拉伸性能的影响规律.结果表明,不同激光焊接速度下DP780钢接头均存在熔合区硬化和外侧热影响区软化现象,随焊接速度增加,接头的软化程度降低.接头的强度随应变速率增加而增加,抗拉强度和断裂延伸率随焊接速度增加呈先增加后减少的趋势.当焊接速度为400 mm/min时,接头表面成形性好、熔深和熔宽适中、无焊接缺陷、外侧热影响区软化程度最低(软化率为9%),熔合区硬度适中,接头整体强度和塑性指标达到最佳值.     

热成形钢与低碳钢电阻凸焊的数值模拟

摘要： 利用专用有限元分析软件SORPAS模拟了热成形钢与低碳钢电阻凸焊熔核形成的过程,定性及定量地分析了2种材料在电阻凸焊过程中温度场、应力场的参数变化规律以及最终凸焊接头的熔核直径,并将模拟结果与实验结果进行对比.结果表明：模拟过程中出现了熔核偏移的现象;凸焊接头熔核直径的变化趋势均与其实验结果较吻合.     

搅拌摩擦焊工艺参数对超薄铝合金板/高强钢搭接焊接头组织及性能的影响

采用复合式搅拌头对0.7 mm厚6010铝合金板和2.0 mm厚DP600钢板进行搅拌摩擦搭接焊,在不磨损搅拌头的同时获得了性能优良的焊接接头。研究了不同焊接工艺参数对铝合金/高强钢焊接接头界面结构及力学性能的影响。结果表明,在搅拌针未进入钢板的情况下,顶锻力是搅拌摩擦焊过程中的关键参数,存在一个实现铝合金/高强钢异种材料搅拌摩擦搭接焊的最小顶锻力。在恒定顶锻力5.0 kN,转速1 200 r/min的焊接条件下得到了最佳性能的焊接接头,拉伸强度达到260 MPa,且断裂发生在铝合金母材区。铝合金/高强钢界面存在一层厚2.0 μm的过渡层。     

低碳钢A-TIG焊活性剂的焊接性研究

利用自行研制的低碳钢A TIG焊活性剂进行了各种焊接工艺试验 .试验结果表明 ,使用本活性剂可使焊缝熔深比常规的TIG焊增加 3倍 ,对 12mm以下的低碳钢板对接无须开坡口 ,可一次焊接完成并能单面焊双面成型 .焊缝表面成型良好 ,接头微观组织、焊缝的化学成分和接头力学性能均不受影响 .焊接电流、弧长、焊接速度、涂层厚度和气体种类等均对焊接熔深的增加产生影响     

DP600双相钢电阻点焊热电瞬态过程数值分析

应用ANSYS软件分析了交变电流加载下DP600点焊的预压和热电瞬态过程,数值模拟揭示了双相钢点焊过程中电场的变化规律和熔融区的形成过程,并通过实验验证了模拟结果的准确性.结果表明:工件间的接触是工件表面的部分接触,接触面的初始导电区域大于锥形电极端面;接触面上各点的电流密度和电压分布随时间变化呈正弦周期波动,最大的电流密度和电压出现在电极边缘处;熔融区的径向增长呈波动性且增长速度大于轴向增长速度;当电流过大时熔融区的模拟值明显大于实验值.     

脉冲激光熔覆高速钢粉末涂层的微结构与裂纹抑制

采用Nd∶YAG脉冲激光器对预置了高速钢粉末的球墨铸铁基体进行激光熔覆处理.单道实验得到优化后的高速钢激光熔覆工艺参数为:电流240A、扫描速度3.0 mm/s、离焦量13 mm、预置涂层厚度0.5mm、激光脉冲频率15Hz、脉宽3.0ms.多道搭接实验结果表明,制备的熔覆层组织致密,与基体形成了冶金结合,主要强化相为WC1-x和V4C3,有裂纹存在.熔覆层平均显微硬度为600HV,最高达到682HV,约为基体(300HV)的2.3倍.添加50%Ni60自熔性合金,有效控制了熔覆层裂纹数量,显微硬度略有降低,最高为637HV,约为基体的2.1倍.     

激光对接异厚度铝/钢熔钎焊温度场及残余应力场的数值模拟

以厚度为2mm的5A06铝合金板和1mm热镀锌ST04Z钢对接熔钎焊实验为研究对象,采用ANSYS有限元软件,建立截面的热流分布半径沿厚度方向呈线性衰减的平面高斯三维锥体热源模型,基于所建立的热源模型对温度场和应力场进行耦合分析,得到焊接过程中的温度场和残余应力分布.结果表明:由于材料不同,2板的温度场和应力场存在差异,铝板上温度场范围大于钢板,熔池尺寸较钢板偏大;钢板焊缝附近的应力场范围较大,变形比铝板大。将模拟值与实测值进行对比分析,结果显示模拟值与实测值吻合较好.     

船用DH36厚钢板的三丝埋弧焊工艺开发与研究

以厚度为25 mm的DH36型钢板为研究对象,对现有三丝埋弧焊焊接技术进行理论分析,通过试验的方法与传统单丝埋弧焊工艺作详细对比,开发出一种三丝埋弧焊厚板焊接新工艺,并对新工艺进行工艺评定。试验结果表明,使用该工艺焊接厚板能大幅度提高厚板焊接效率,且有效保证焊件焊缝质量,其熔敷金属各项力学性能均符合行业标准。该试验可为三丝埋弧焊在厚板焊接中的工艺开发提供一定的参考。     

超高强热成形钢B1500HS的 电阻点焊工艺和接头性能

摘要：
采用工频交流焊机对厚度为1.5 mm的国产超高强热成形钢板B1500HS进行点焊操作,研究其适用性,并对焊接接头的力学性能、显微硬度、微观组织、拉伸断口进行分析.结果表明,热成形钢电阻点焊性能良好,熔核直径和焊点拉剪强度均满足要求,熔核区组织为板条马氏体,拉伸时呈现钮扣状断裂,断口形貌具有塑性韧窝特征,软化区的存在是接头正拉强度显著降低的主要原因.
关键词：
热成形钢板; 电阻点焊; 工频交流; 接头强度
中图分类号： TG 453.9
文献标志码： A     

不同搭接顺序下三层板电阻点焊接头力学性能

汽车侧撞区前围横梁及A柱斜支撑通常为热冲压成形零件,前围板则采用成形性极好的深冲软钢薄板冲压而成,此区域形成了典型的差强差厚三层板电阻点焊接头.前期研究中表明强强、强弱界面承载差异极大造成焊点整体承载能力严重下降,本文则侧重研究不同搭接顺序对焊点整体力学性能的影响.以B1500HS-1.4 mm、B1500HS-1.6 mm两种热成形钢和DC06-0.8 mm软钢3种差强差厚材料为研究对象,对比强强弱和强弱强两种不同搭接顺序的电阻点焊接头不同界面下的接头力学性能,并对两种电阻点焊接头熔核形成过程、熔核区显微组织、界面熔核尺寸以及显微硬度进行了对比研究与分析.结果表明:不同搭接顺序下的点焊接头具有不同的接头抗剪峰值载荷和断裂能量,点焊接头熔核过程显微组织形成过程揭示了强弱强搭接顺序下的点焊接头承载能力提高机理.最后,给出A柱侧撞区域强弱强搭接的合理设计,从而提高车身整体耐撞性能.     

搅拌摩擦加工IF钢的组织性能

对3 mm厚的DC04冷轧IF钢板进行搅拌摩擦加工,研究加工区域的微观组织与力学性能. 在旋转速度为950 r· min-1 ,加工速度为60 mm·min-1时,采用加工后强制冷却技术可获得光滑平整且没有缺陷的加工表面. 搅拌摩擦加工后组织显著细化,加工中心的平均显微硬度约为HV 135. 6,是母材硬度的1. 4倍,表面细晶层硬度最高可达到HV 312. 8,细晶层和过渡层的抗拉强度分别比母材的抗拉强度提高50. 9%和47. 6%,加工前后试样的拉伸断口均呈微孔聚合韧性断裂特征. 细晶强化对材料抗拉强度的提高起主要作用.     

中厚板低频脉冲TIG打底焊的电弧形态及熔池行为

针对中厚钢板传统背衬板手工打底焊接工艺存在的效率低、工序复杂、过程稳定性差等问题,采用低频率、大占空比的脉冲TIG方法来实现无衬板5 mm大钝边16MnR钢的单面焊双面成形.利用高速摄像详细观察了焊接电弧穿过熔孔的被压缩过程,统计分析了一定焊接速度下电弧尾焰偏转角度和长度与焊缝熔透的相关性.实验结果表明:在一定焊接规范下,电弧熔化钝边形成孔状熔池,穿过熔孔的电弧尾焰偏转角度和长度均与焊接速度呈负相关,且与焊缝熔透程度约呈现正相关,通过观测电弧尾焰尺寸,可对打底焊时焊缝的熔透程度做出预判;电弧周期性变化的热力耦合作用增强了熔池液态金属的搅拌及对流作用,在表面张力、重力、电弧力以及气体吹力的共同作用下,熔孔侧壁上的液态金属向熔池边缘及底部流动,增强了熔池中的热传导,能有效增加焊缝熔深.     

铝合金/不锈钢冷金属过渡熔-钎焊的接头性能

以ER4043(AlSi5)型焊丝作为填充金属,利用冷金属过渡熔-钎焊技术焊接异种材料6061铝合金与304奥氏体不锈钢,研究了不同焊接速度条件下焊接接头界面化合物层的物相组成及其抗拉强度.结果表明:通过优化焊接工艺参数能够得到连续均匀的焊缝,而且当焊接速度达到420mm/min时,焊缝表面的成形质量最好;在焊接接头的铝/钢界面形成了一定厚度的Fe-Al化合物层,其主要成分为Fe_2Al_5及FeAl_3相;焊接接头的抗拉强度为40 MPa,焊接接头的断裂发生于铝/钢的界面处,断口呈脆性断裂.     

预电镀铁对活性钢热镀锌层的影响

研究了5种含硅钢板（含硅量分别为0．04％，0．09％，0．14％，0．28％和0．36％）预电镀铁后热浸锌时镀层中合金相的形成和生长规律．结果表明：预电镀铁能够显著抑制活性钢镀锌合金层的快速生长．对于Sandelin钢、薄的过Sandelin钢和含硅量较低（约0．28％）的过Sandelin钢，可在其表面预电镀厚度不超过10μm的铁层再热镀锌，以解决其镀层超厚问题．电子探针显微分析（EPMA）结果表明：钢中的硅会在钢基表面富集；随着钢基／镀层界面向钢基方向移动，富硅的α-Fe破碎成粒子或絮状物，以类似克根达尔效应中惰性标记物的方式穿过Г层进入δ层，从而促进δ层向钢基方向生长并吞并附近的Г层，令Г层逐渐消失．含硅钢预电镀铁后延缓并减弱了硅对热镀锌合金相的影响，故能在一定浸锌时间内抑制活性钢热浸镀锌层的快速生长，抑制时间随预电镀铁层厚度的增加而增加。     

热轧低碳DC04钢表面色差产生机理及控制

针对钢铁企业生产中热轧低碳DC04钢出现的色差问题,通过对现场取样分析,明确了造成热轧带钢表面色差缺陷的主要原因是中部和边部的氧化铁皮的厚度和结构存在差异.为解决这一问题,利用高温差热分析仪(TGA)和场发射电子探针(EPMA),模拟研究了在连续冷却过程中氧化铁皮微观结构的转变规律.结果表明,先共析Fe3O4优先在原始的Fe3O4层处形核生长,随着温度的降低,开始生成片层状的共析组织Fe3O4+α-Fe,但当冷却速率达到25℃/min时,共析反应被阻止.依据实验结果在生产现场进行工业试制,通过合理的设定卷取温度和冷却速率有效地控制氧化铁皮微观组织结构和厚度,基本消除了表面色差缺陷.     

粘钢加固H形截面压弯钢柱受力性能试验

为研究粘贴钢板厚度和荷载偏心距对粘钢加固后的压弯钢柱受力性能的影响,对4个加固后的压弯钢柱以及1个作对比的未加固压弯钢柱进行静力试验,采用Q235B热轧中翼缘H形截面。加固方式为型钢翼缘外侧对称粘贴钢板并全长加固。柱两端采用圆柱铰以实现试件平面内偏心受压。分析了各试件柱中的位移变化、腹板的应变分布、翼缘与钢板之间应变关系、破坏模式以及极限承载力,并将承载力的试验分析值与理论计算值进行对比。结果表明:翼缘外粘钢板加固压弯柱能有效提高其平面外稳定承载力;加固后的压弯钢柱腹板截面塑性发展更明显;偏心距是影响加固后压弯钢柱稳定承载力的主要因素,较小的偏心距有利于钢板与型钢之间通过胶层黏结形成整体共同工作。     

粘钢加固H形截面压弯钢柱受力性能试验研究

为研究粘贴钢板厚度和荷载偏心距对粘钢加固后的压弯钢柱受力性能的影响,对4个加固后的压弯钢柱以及1个作对比的未加固压弯钢柱进行静力试验,采用Q235B热轧中翼缘H形截面。加固方式为型钢翼缘外侧对称粘贴钢板并全长加固。柱两端采用圆柱铰以实现试件平面内偏心受压。分析了各试件柱中的位移变化、腹板的应变分布、翼缘与钢板之间应变关系、破坏模式以及极限承载力,并将承载力的试验分析值与理论计算值进行对比。结果表明:翼缘外粘钢板加固压弯柱能有效提高其平面外稳定承载力;加固后的压弯钢柱腹板截面塑性发展更明显;偏心距是影响加固后压弯钢柱稳定承载力的主要因素,较小的偏心距有利于钢板与型钢之间通过胶层黏结形成整体共同工作。