《三層板鋁合金電阻點焊形核反問題及接頭失效機理研究》是依託天津大學，由李洋擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：三層板鋁合金電阻點焊形核反問題及接頭失效機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李洋
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
汽車輕量化是21世紀汽車製造業的發展趨勢，鋁合金作為一種具備多種優良性能的輕質材料，成為汽車輕量化的首選材料。三層板電阻點焊在車身製造中的套用逐漸增加，其焊接質量對汽車車身質量具有重要影響。因此，三層板鋁合金電阻點焊就是實現汽車輕量化過程中，不可避免、必須解決的關鍵技術。本課題基於汽車輕量化的發展需求，結合鋁合金材料在汽車製造中的優勢，擬在以下三個方面開展基礎研究：（1）基於多物理信號耦合的三層板鋁合金電阻點焊熱源反演重建研究；（2）基於能量平衡原理的三層板鋁合金電阻點焊的熔核形成預測模型研究；（3）三層板鋁合金點焊接頭力學性能及失效機理研究。本研究將揭示三層板鋁合金點焊熔核成形機理，提出三層板鋁合金電阻點焊焊接質量的評價方法，提高三層板鋁合金電阻點焊的焊接質量，促進三層板鋁合金電阻點焊技術在汽車車身製造及相關領域中的套用。
結題摘要
汽車輕量化是21世紀汽車製造業的發展趨勢。鋁合金作為一種具備多種優良性能的輕質材料，成為汽車輕量化的首選材料。隨著三層板電阻點焊在車身結構製造中的套用逐漸增加，其焊接質量對車身質量具有越來越重要的影響。本課題基於汽車輕量化的發展需求，結合鋁合金在汽車製造中的優勢，開展了以下三個方面的研究。1、電阻點焊傳熱反問題研究建立了點焊二維軸對稱點焊傳熱反問題模型，研究電阻點焊過程中電極/工件接觸面的接觸產熱和接觸換熱係數。研究結果表明，鋁合金電阻點焊過程中，電極/工件接觸面的接觸換熱係數在5×105~6.5×106 W·m-2·K-1範圍內波動。鋁合金電阻點焊中，電極/工件的接觸產熱大致在6×1011~4.4×1012 W·m-3這個數量級波動，高於相應的體電阻產熱。因此在點焊熔核長大的過程中，不能忽略電極/工件接觸產熱的作用。2、三板鋁合金點焊熔核形成機理研究了等厚與非等厚三板鋁合金點焊熔核形成規律。等厚條件下，熔核在兩界面呈近似對稱式的生長，而在非等厚條件下最終形成一個偏向厚板的熔核。焊接時間的增加，熔核偏移量逐漸減小；而隨著電流的增加，熔核偏移量呈現先增大後減小趨勢。利用外加磁場可以改善非等厚度鋁合金點焊的熔核偏移，同時提高接頭的剪下拉伸強度。3、三層板鋁合金點焊接頭失效形式轉變揭了三層板鋁合金點焊接頭在剪下拉伸、十字拉伸和剝離測試過程中，接頭設計對失效形式轉變的影響。在剪下拉伸測試中，接頭設計對失效模式具有重要影響；而在十字拉伸和剝離測試中，接頭設計對失效模式影響較小。建立了接頭從界面斷裂轉變為紐扣斷裂的臨界熔核直徑預測模型。通過數字圖像相關技術驗證了基於傳統力學測試得出的接頭剛度理論和臨界熔核直徑數學模型，揭示出不同接頭形式下力學行為和斷裂模式的差異的本質。本項目的研究成果揭示了三層板鋁合金點焊熔核成形機理和接頭失效機理，有助於三層板鋁合金點焊的參數和結構最佳化，促進三層板鋁合金電阻點焊技術在汽車車身製造及相關領域中的套用。
