作者:吉林大學(xué) 趙熹華
+PC<# NTRw:' 壓力焊(Pressure Welding),焊接過程中,必須對(duì)焊件施加壓力(加熱或不加熱),以完成焊接的方法,主要由電阻焊、摩擦焊、擴(kuò)散焊、超聲波焊、爆炸焊、冷壓焊、旋弧焊和磁力脈沖焊等組成。
jr@u .r9-^01mG 0 引言
)^+v*=Dc-i pdnkHR$ 壓力焊是焊接科學(xué)技術(shù)的重要組成之一,廣泛應(yīng)用于航空、航天、能源、電子、車輛及輕工等部門。統(tǒng)計(jì)資料表明,用壓力焊完成的焊接量,每年約占世界總焊接量的1/3,并有繼續(xù)增加的趨勢。為了適應(yīng)新材料、新工藝、新產(chǎn)品在工業(yè)上開發(fā)應(yīng)用的需要,近年來,國內(nèi)外在壓力焊焊接接頭形成理論、焊接質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)、焊接新工藝及新設(shè)備的開發(fā)和新材料焊接等方面作了大量工作。
\~H;Wt5 xNG'UbU 鑒于壓力焊專委會(huì)在焊接學(xué)會(huì)中的分工,本文僅就電阻焊和摩擦焊技術(shù)的新發(fā)展作一綜述。
ZyE2=w7n Fs q=u-= : 1 電阻焊技術(shù)新發(fā)展
8i!~w 7z L@*0wx`fU 電阻焊(Resistance Welding),工件組合后通過電極施加壓力,利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法,主要由點(diǎn)焊、對(duì)焊、縫焊和高頻焊等組成。電阻焊是一種焊接質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn)效率高,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的連接方法。
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9XGzQ45R 1.1 電阻焊接頭形成理論研究進(jìn)展
9moenkL Xrnxpp!#^D 電阻焊接頭形成理論研究為電阻焊新材料、新工藝、新設(shè)備、接頭質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)等發(fā)展創(chuàng)造了條件。因此,它不僅具有較高的學(xué)術(shù)理論意義,也有很大的工程實(shí)用價(jià)值。
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v, 1.1.1點(diǎn)焊熔核孕育處理
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rZ \A`pF'50 國內(nèi)學(xué)者趙熹華等人,在國家自然科學(xué)基金和美國GM基金資助下對(duì)多種難焊金屬材料(鋁合金、彈簧鋼等)開展了“點(diǎn)焊熔核孕育處理理論與方法”的研究,現(xiàn)已取得如下成果:
sa\v9 g`KVF"8 (1)首次獲得了全部凝固組織為等軸晶的點(diǎn)焊熔核(圖1b)。
C3fSSa%b (2)首次使全部為柱狀晶的點(diǎn)焊熔核貼合面處出現(xiàn)等軸晶區(qū)(圖2b)。
s&S8P;K| (3)擴(kuò)大熔核等軸晶區(qū),縮小熔核柱狀晶區(qū),使凝固組織晶粒顯著細(xì)化。
9wLV\>i[k bK `'zi (a)未經(jīng)孕育處理(柱狀晶+等軸晶) (b)經(jīng)過孕育處理(等軸晶)
.+XGbs]kCi 圖1 LY12CZ鋁合金點(diǎn)焊熔核
\m!swYy (a)經(jīng)孕育處理(柱狀晶組織及貼合面)(b)經(jīng)過孕育處理(貼合面處的等軸晶組織)
#84pRU~ 圖2 65Mn彈簧鋼點(diǎn)焊熔核
研究結(jié)果表明,孕育處理可顯著提高點(diǎn)焊接頭力學(xué)性能,尤其是疲勞強(qiáng)度。這就為點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)開辟了一條新路,從“質(zhì)”的方面根本改善了點(diǎn)焊接頭質(zhì)量。
Q2;zve&Dl x;NCW 1.1.2電阻焊過程的數(shù)值模擬
^ri?eKy.-g qX{m7 數(shù)值模擬技術(shù)可靈活地對(duì)電阻焊過程中的各種影響因素進(jìn)行研究,幫助人們進(jìn)行一些不可能通過試驗(yàn)而完成的研究和分析,從而為電阻焊研究提供理論上的指導(dǎo)。其中點(diǎn)焊接頭形成過程的數(shù)值模擬研究一直是該領(lǐng)域科學(xué)研究發(fā)展的重要趨勢。目前的研究主要集中在點(diǎn)焊過程中的熱、電、力行為,即根據(jù)物理學(xué)中描述熱、電、力問題的基本方程,通過對(duì)方程中參數(shù)變化和邊界條件進(jìn)行假設(shè),建立點(diǎn)焊過程的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而用數(shù)值方法對(duì)點(diǎn)焊過程的溫度場、電流場、電勢場和應(yīng)力、應(yīng)變場進(jìn)行求解,用以研究點(diǎn)焊過程機(jī)理。近期研究進(jìn)展見表1。
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