焊接电流对铝合金电阻点焊组织和性能的影响

太原科技大学毕业论文I毕 业 论 文论文题目：焊接电流对铝合金电阻点焊接头组织和性能的影响姓 名： 雷 鑫 学 院： 材 料 学 院 专 业： 材料成型及控制工程（焊接） 班 级： 成 型 122202H 指导教师： 高 珊 2016 年 6 月太原科技大学毕业论文II太原科技大学毕业论文任务书（由指导教师填写发给学生）学院（直属系）： 华科学院 时间：2016 年 6 月学 生 姓 名 雷鑫 指 导 教 师 高珊设计（论文）题目 焊接电流对铝合金电阻点焊接头组织和性能的影响的影响主要研究内容1、了解铝合金逆变电阻点焊焊接接头的研究现状2、了解逆变电阻点焊机的特点、与普通点焊焊机的区别3、铝合金进行逆变电阻点焊焊接工艺试验4、焊接电流对铝合金焊接接头组织和力学性能的影响研究方法主要采用试验研究与理论分析相结合的方法：文献检索工艺制定试样制备实验研究理论分析主要技术指标(或研究目标)1中英文摘要（300 字左右）2文献综述 3试验方案确定 4试验过程及结果分析，机理探讨 5结论 教研室意见 教研室主任（专业负责人）签字： 年 月 日 说明：一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）。太原科技大学毕业论文III目 录摘 要.IIIAbstract.IV第 1 章 绪论.11.1 铝合金概述.11.1.1 铝合金基本知识.11.1.2 铝合金的分类.21.1.3 铝合金性能.21.2 电阻点焊.31.2.1 电阻点焊原理.31.2.2 电阻点焊的特点及应用.41.2.3 影响点焊焊接接头的因素.51.2.4 铝合金电阻点焊的难点.51.3 本课题国内外研究现状.81.4 本课题的主要研究内容.8第 2 章 试验方法及设备.102.1 试验材料及设备.102.1.1 试验设备.102.1.2 试验材料.132.2 试验方法及内容.142.2.1 试验方案.142.2.2 试验方法与步骤.14第三章 试验结果及分析.173.1 力学性能试验结果及分析.173.1.1 拉伸试验的结果及分析.17太原科技大学毕业论文IV3.1.2熔核直径的测量及分析.193.2 微观组织形态及分析.193.2.1 工件的宏观形貌.193.2.2工件的微观组织形态及分析.203.2.3 熔核区微观组织形态及分析.213.2.4热影响区及母材的微观组织形态及分析.22第四章 结论.23参考文献.24致谢.26附录1.27附录2.35太原科技大学毕业论文V焊接电流对铝合金电阻点焊组织和性能的影响摘 要在科技迅猛发展的今天，现代工业的发展，对工业材料的要求也向轻便、高强度、和加工方便的方向发展。由于铝合金材料质量轻、耐腐蚀性能良好、便于加工等优点,所以经常被运用于各个领域，如航天航空，轮船，汽车等。本论文选用了 5A06 铝合金做为本次试验的原材料，通过三相逆变电阻点焊机进行点焊工艺试验。在压力为 2KN，时间在 144ms 到 156ms 不变的情况下，增加电流观察熔核直径的变化，是否有利于增加焊点的抗拉力，及其显微组织的变化。通过试验得出了在压力、时间一定时，当电流增大时所产生的拉伸应力也会随之增加，熔合直径也会随着焊接电流的增加而变大，但是在长大到饱和尺寸时便不会再长大了。并且随着焊接电流的增加第二相也有所增加；熔核中晶粒的尺寸也呈现了增大的趋势，但是热影响区与母材相比于熔核变化不是特别明显。关键词：5A06 铝合金；逆变电阻点焊；熔核直径；微观组织太原科技大学毕业论文VIEffect of Welding current on resistance spot welding inverter welding joint quality of 5a06 aluminum alloy AbstractIn todays rapid development of science and technology, the development of modern industry, the requirements of industrial materials to light, high strength, and the direction of the development of processing convenience. Aluminum alloy is often used in various fields, such as aerospace, ship, automobile and so on because of its light weight, good corrosion resistance, easy to process and so on.Aluminum alloy resistance spot welding has the advantages of good reliability, stable performance, high production efficiency, easy automation, etc., and is used widely around the world a welding method.But the resistance spot welding of aluminum alloy itself also has great welding defects, including unstable solder joint quality, welding prone to deformation, serious electrode erosion, short service life.The paper selected 5A06 aluminum as raw material in this experiment, carried out by the three-phase inverter spot welding test resistance spot welding. At a pressure of 3KN, time 154ms to 162ms under the same circumstances, increase the current changes observed nugget diameter, whether it helps increase the changes of the solder joint tensile strength, and microstructure. Obtained by experiments at constant pressure, time, tensile strength increases when the current generated will increase, fusion will also increase the diameter of the welding current becomes larger, but grew up to saturation Dimensions when they no longer grow up. And with the increase of the welding current second phase also increased; nugget in grain size also presents an increasing trend, but the heat affected zone and the base material to change from a nugget is not particularly obvious.Key words：5A06aluminiumalloy、Resistance spot welding inverter、Nugget diameter、Microstructure太原科技大学毕业论文- 1 -第一章 绪 论1.1 铝合金概述1.1.1 铝合金基本知识铝合金是一种以铝元素做为基本元素材料组成的的合金材料的总称。在对铝进行合金化后，铝合金不仅保持了纯铝原有的基本物理化学性能（好的耐蚀性、相对密度小，导热性、导电性好等），而且相比而言强度也有了大幅度地上升。纯铝的密度非常小，是铁密度的三分之一，大约为 2.7g/cm3，铝合金熔点也比较低，约为 660 。之所以所以铝具有非常高的塑性，可以制成各式类型的型材、板材，主要是因为其结构是面心立方，非常容易加工。但是相对而言纯铝在金属材质中的强度是比较低，所以纯铝并不适合作为主体结构的材料。铝合金相对于其他合金元素，是应用非常广的有色合金材料。在工业方面的应用是最广泛的，尤其是在汽车，航空航天方面，特别衷于对铝合金材料的应用。相比普通的碳钢来说，这种材料质地较轻、耐腐蚀也好，但是铝合金的抗腐蚀性仍然比不上纯铝。在空气中比较干燥且外界环境比较干净的条件下铝合金会形成一层氧化层，这层保护膜可以有效的阻止内部金属的进一步氧化，但是纯铝的氧化层更加地致密。铝应用十分的广泛，除了因为铝大约占了地壳质量的 8.2%,在金属元素中是地壳中分布最广的并且冶金非常地简便以外，还有就是因为铝有许多的十分好的性能优势。（1）铝合金的质量分数比较小，可塑性也十分的好，并且路合金的强度也很高，所以可以加工成不同形状不同样式的型材。（2）具有优良的导热性以及导电性，在工业方面的使用率只比钢的使用率低。（3）因为铝合金的比重轻，如果在保证在强度、刚度都与钢一样的前提下，采用铝这种合金元素组成的合金材料，代替钢板进行焊接时，试样的质量可以至少减少 50%以上，由于有这一特性，飞机的机身、汽车车身等也常常使用铝合金制造，来达到减少其自身重量的目的。在铝合金中加入不一样的合金元素就会形成各不相同的合金相，有着不同的作用。铝合金用来提高其力学性能的途径主要有：固溶性强化、沉淀性强化、过剩性强化、冷变形性强化、细晶性强化等。太原科技大学毕业论文- 2 -表 1.1 主要合金元素在铝中的极限溶解度 （w %）Zn Mg Cu Li Mn Si Ti Cr V Cd82.20 17.40 5.60 4.20 1.86 1.65 1.15 0.72 0.60 0.47在最近几年里，科学技术、工业经济都有了飞速发展，目前制约全球经济社会发展的两大问题，一是能源的短缺；二是环境的污染。而且又因为铝元素组成的合金比重轻、比强度相对而言较高所以得到了各方面的重视，而且人们对铝合金材料也有了更多的认识，导致了对基本材料为铝合金的焊接结构件的需求量也在不断地增多，也促进了对铝合金的焊接性研究更加的深入，并且铝合金的生产规模也在日益扩大中。同时，在焊接方面的技术发展迅速，也同样让铝合金的应用领域与之前相比更加地广泛，因此铝合金的焊接技术也就顺理成章地成为了现在社会研究的热点之一。 1.1.2 铝合金的分类根据铝合金中加入的合金元素种类、含量以及合金的性能的不同，铝合金可以划分为变形铝合金和铸造铝合金两大类：变形铝合金通常是通过轧制、挤压等工序制成不同样式不同大小的管路管道材料、板状型材、棍状材料以及其他各种不同形状不同型号来使用，这种合金因为所含的合金量相对较少，所以具有相当高的塑性。第一种铝合金也可以通过用淬火和时效等热处理等手段来提高铝合金的物理，此种铝合金包括有 Al-Cu、Al-Mg、Al-Li 以及 Al-Mg-Si 等系列合金。1.1.3 铝合金的铸造工艺性能及焊接性铝合金在铸造时的性能，表现为充满铸型、结晶、冷却这三个过程。铝合金的气密性、吸收气体性、自身收缩性、流动性、铸造应力这几种特性主要由铝合金中的各个合金成分所决定，但也与浇口形状、铸造因素、浇冒口系统、不同合金加热、铸型的不同样式与结构等有关。铝合金在焊接方面主要的性能有很强的氧化性、很容易形成一些气孔、较大的比热容、热裂纹倾向较大、热导率相对较大、合金元素会被高温蒸发、焊接的接头也容易变软等。太原科技大学毕业论文- 3 -（1）强的氧化能力 铝合金在空气中极易被氧化，形成一层氧化膜，厚度约为 0.1 。m因此在焊接前的准内工作中一定要先将被焊试样的表面的氧化膜处理掉，并且要保证焊接区的环境。（2）热导率大、比热容大、导热快 在焊接过程中，特别多的热量别传到了被焊试样的母材中。所以想要得到比较理想的焊接接头，就要加大输出功率将更大的热量传导到被焊试样中。（3）遇到过多的热量时会出现裂纹的概率会变大， 铝这种的线膨胀系数比铜大两倍，冷却变成固体后收缩大小约为总体大小的 6.5%，所以在焊接之后特别容易产生变形，尤其是在焊接比较薄的板子的时候更为明显。（4）特别容易形成气孔，铝这种合金在温度特别高的时候会特别容易与空气相容，冷却了以后与空气的相容度会急剧下降。所以在焊接之后冷却的时候溶于铝合金中的气体就特别不容易出来，停留在焊缝中形成气孔。（5）因为铝合金这种以铝为基体的金属材质比较软，所以它焊接完以后的接头就特别容易软。焊接时用热处理来强化铝合金的后，其焊接接头的强度也会有所降低，使得焊接母材的近缝区一些地方的金属的力学性能下降。1.2 电阻点焊1.2.1 电阻点焊原理电阻点焊，是在电流所产生的热量和电极所给予的压力下，利用两通电电阻进行接触以及被焊试样的电阻应为短路所产生热量形成熔核。如下图 1.1，点阻点焊的工作流程分为下面这几个程序，分别为预压、焊接、维持和休止。（在此图中，实线代表了电极压力 F，虚线代表了通电电流 I。）太原科技大学毕业论文- 4 -图 1.1 点焊过程示意图（1）预压阶段 F0，I=0，是为了使得电流通道更稳定，从而保证在整个焊接过程中可以获得